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第14 讲 氮及其重要化合物（原卷板）
知识主线：NH3
N2
N2O
NO
NO2
HNO3
一、氮气及氮的氧化物
1．氮元素存在形态及氮的固定
(1)氮元素的位置、结构
氮的原子结构示意图为___________，位于元素周期表的第二周期、第ⅤA 族。氮原
子的最外电子层有5 个电子，既不容易得到3 个电子，也不容易失去5 个电子。因
此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质
(2)氮元素的存在
既有游离态，又有化合态。氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中(N2
约占空气总体积的78%、总质量的75%)，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，
还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中
(3)氮的固定
①概念：将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程，叫做氮的固定
②氮的固定有三种途径
a．自然固氮：自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮的化合物
b．生物固氮：豆科植物根瘤菌将N2转化成氨
c．人工固氮：人类通过控制条件，将氮气转化为氮的化合物，最重要的人工
固氮途径是工业合成氨
2．氮气
(1)物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水
(2)分子结构：电子式：
，结构式：N≡N；氮氮键很难断裂，通常情况下，
氮气的化学性很质稳定、不活泼，不易与其他物质反应
(3)化学性质：常温下氮气很稳定，N2的化学性质很不活泼，很难与其它物质发生反应，
但这种稳定是相对的，在一定条件下(如：高温、放电、点燃)，也能跟某些物质(如：
H2、O2、Mg 等)发生反应
①与氢气反应生成NH3：N2＋3H2
催化剂
高温高压2NH3
②与氧气在放电或高温条件下生成NO：N2＋O2========2NO
③与活泼金属(Mg、Li)反应：3Mg＋N2=====Mg3N2 6Li＋N2=====2Li3N
氮化镁与水的反应：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ (金属氮化物易水解，
生成氨气和相应的碱)
(4)氮气的制法
①实验室制法：加热NH4Cl 饱和溶液和NaNO2晶体的混合物：NaNO2＋NH4Cl
△
NaCl＋N2↑＋2H2O
②工业制法：工业上从液态空气中，利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低加以
分离而制得氮气
1
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空气净化、液化
(
—198.5℃)
液氮沸点：
(
—183℃)
液氧沸点：
蒸发
N2
液态O2
(5)氮气的用途
①工业上合成氨，制硝酸 ②在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化
或挥发
③保存粮食、水果等食品，以防止腐烂 ④医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻
麻醉下进行手术
⑤代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化
⑥高科技利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能
3．氮的氧化物
氮元素有+1、+2、+3、+4、+5 价，五种正价对应六种氧化物：
1
N
(N2O)、
2
N
(NO)、
3
N
(N2O3)、
4
N
(NO2、N2O4)、
5
N
(N2O5)，其中N2O3 和N2O5 为酸性氧化物，分别是
HNO2和HNO3的酸酐
(1)一氧化二氮(N2O)：俗称笑气，常作麻醉剂
(2)一氧化氮(NO)
①物理性质：无色、无味的有毒的气体，密度比空气略大，难溶于水
②实验室制法：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，只能用排水法
收集
③化学性质：既有氧化性又有还原性，以还原性为主
a．易被O2氧化为NO2而变红棕色：2NO＋O2===2NO2 (收集NO 气体必须用排
水集气法)
b．NO 与酸性KMnO4反应：5NO＋3MnO4
－＋4H＋===5NO3
－＋3Mn2＋＋2H2O
c．NO 与酸性K2Cr2O7反应：2NO＋Cr2O7
－＋6H＋===2NO3
－＋2Cr3＋＋3H2O
④对人体、环境的影响：①与血红蛋白结合，使人中毒 ②转化成NO2，形成酸雨、
光化学烟雾
(3) 三氧化二氮(N2O3) ：亚硝酸的酸酐，可与水作用生成亚硝酸，N2O3 ＋
H2O===2HNO2
(4)二氧化氮(NO2)
①物理性质：红棕色有剌激性气味的有毒气体，易溶于水且与水能发生反应
②实验室制法：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，只能用排空气法
收集
③化学性质：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主，NO2能氧化SO2、KI 等
物质
a．与SO2的反应：NO2＋SO2===SO3＋NO
b．与碘化钾溶液的反应：NO2＋2KI===2KNO2＋I2 (NO2能使湿润的淀粉KI 试
纸为蓝)
c．与水的反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
d．与氢氧化钠溶液的反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
e．与N2O4相互转化：2NO2
N2O4
④对人体、环境的影响：形成酸雨、光化学烟雾
【注意】
a．在实验测定NO2、N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体
体积大小，以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑2NO2
N2O4反应
b．由于NO2气体和溴蒸气都为红棕色气体，都能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，
溴蒸气和NO2 通入NaOH 溶液均形成无色溶液。故不能用淀粉碘化钾试纸或
NaOH 溶液来区别NO2气体和溴蒸气，可用水来区别
c．验证某无色气体为NO 的方法是向该无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变
2
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为红棕色
(5)四氧化二氮(N2O4)：无色气体，易液化，与NO2相互转化，N2O4
2NO2
(6)五氧化二氮(N2O5)：硝酸的酸酐，可与水作用生成硝酸，N2O5＋H2O===2HNO3
4．氮氧化物对环境的污染和防治
(1)气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，都是大气污染物，在太阳辐射下还会与碳氢
化物反应形成光化学烟雾
(2)空气中氮氧化物的来源：空气中的NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、
硝酸工厂的废气等
(3)常见的污染类型
①光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生
一种有毒的烟雾
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面，就有
可能形成酸雨
③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加
④水体污染：水体富营养化
⑤NO 与血红蛋白结合使人中毒
(4)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO 的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸
收的条件是：n(NO2)≥n(NO)
②催化转化法：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx
与CO 在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2，一般适用于汽车尾气的处理)。
a．氨气吸收法：8NH3＋6NO2======7N2＋12H2O 4NH3＋6NO=======5N2＋
6H2O
b．汽车尾气转换器：2CO＋2NO=====2CO2＋N2
二、氨和铵盐
(一)氨
1．氨的分子结构和物理性质
(1)分子结构：氨的电子式为
，结构式为
，氨的结构为三角锥形
(2)物理性质：氨是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，很容易液化；氨极易
溶于水，在常温常压下，1 体积水大约可溶解700 体积氨。氨气溶于水时，需防止倒
吸现象的发生
2．氨的化学性质
(1)与水的反应
氨溶于水的水溶液称为氨水，其中大部分NH3 与水结合成一水合氨(NH3·H2O)，
NH3·H2O 为弱电解质，只能部分电离成NH4
＋和OH－：NH3＋H2O
NH3·H2O
NH4
＋＋OH―
NH
①
3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此性质检验NH3
②液氨与氨水的比较
液氨
氨水
物质成分
纯净物(非电解质)
混合物(NH3·H2O 为弱电解质)
粒子种类
NH3分子
NH3、NH3·H2O、H2O、NH、OH－、H＋
主要性质
不具有碱性
具有碱的通性
存在条件
常温常压下不能存在
在常温常压下可存在
3
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③氨水的性质：NH3·H2O 为可溶性一元弱碱，能使无色酚酞试液变为浅红色，使红
色石蕊试液变为蓝色。氨水的浓度越大，密度反而越小。NH3·H2O 易挥发，不稳
定，易分解：NH3·H2O
NH3↑＋H2O
④氨水的保存方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水。
通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里
⑤有关氨水浓度的计算：氨水虽然大部分以NH3·H2O 形式存在，但计算时仍以NH3
作溶质
(2)氨气与酸(盐酸、硝酸、硫酸等)反应，生成铵盐
①蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象是有大量白烟产生，其
原因是：浓氨水和浓盐酸均有挥发性，挥发出来的NH3和HCl 在空气中相遇，化
合生成NH4Cl 固体小颗粒，即为白烟
反应的化学方程式：HCl＋NH3===NH4Cl (产生白烟，可用于检验NH3)
②将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象
反应的化学方程式：NH3＋HNO3===NH4NO3 (产生白烟，可用于检验NH3)
③与硫酸反应：2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4 (浓硫酸没有挥发性，不能形成白烟，
不能用浓硫酸干燥氨气)
④与CO2、SO2等酸性氧化物反应：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3或2NH3＋CO2＋
H2O===(NH4)2CO3
(3)NH3的还原性：NH3分子中氮元素的化合价为－3 价，在化学反应中氮元素化合价可
能的变化是只能升高，不能降低，因此氨具有还原性。NH3能与与O2、CuO、Cl2等
的反应
①氨的催化氧化：氨气在催化剂（如铂等）、加热条件下，被氧气氧化生成NO 和
H2O。此反应是放热反应，叫做氨的催化氧化(或叫接触氧化)，是工业制硝酸的反
应原理之一
4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O (工业制硝酸的基础，也是工业上制NO 的方法)
②与纯氧反应：4NH3 + 3O2(纯氧)===== 2N2 + 6H2O (黄绿色火焰)
③与CuO 反应：2NH3＋3CuO
N2＋3Cu＋3H2O (氨气还原CuO 是实验室制氮
气的方法之一)
④氨气与氯气反应
氨气与少量氯气反应的化学方程式为：8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl
氨气与足量氯气反应的化学方程式为：2NH3 + 3Cl2 ===N2 + 6HCl
(4)与盐溶液反应
被滴试剂
现象
离子方程式
FeCl3溶液
生成红褐色沉淀
Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH
AlCl3溶液
生成白色沉淀
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH
3．氨的用途
①氨是氮肥工业及制造硝酸、碳铵、纯碱等的重要原料
②氨也是有机合成工业中的常用原料 (如：尿素、合成纤维、染料等)
③氨还以用作制冷剂。液氨作制冷剂的原因是氨易液化，液氨汽化时要吸收大量的
热，使周围温度急剧降低
4．氨气的实验室制法
(1)常规方法
原理
2NH4Cl＋Ca(OH)2
CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
反应原
料
实验室一般用氯化铵或硫酸铵与Ca(OH)2固体
4
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实验装
置
发生装
置
“固＋固⃗Δ 气”型，与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气的装
置相同
净化装
置
通常用碱石灰干燥氨气，不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥
收集装
置
NH3极易溶于水 密度比空气小，只能用向下排空气法收集，试管口塞一团
疏松的棉花团，目的是防止氨气与空气形成对流，以收集到较纯净的氨气
尾气处
理
多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免
污染空气。在吸收时要防止倒吸，常采用的装置如图所示：
验满方
法
①方法一：用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，
说明已经收集满
②方法二：用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收
集满
【注意】
NH
①
4Cl 可用(NH4)2SO4等代替，但不能用NH4HCO3或NH4NO3代替。因为加热过程
中NH4NO3 可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；而NH4HCO3 极易分解产生
CO2，使生成的中混有较多CO2杂质
②消石灰不能用KOH 或NaOH 代替，原因是：NaOH、KOH 易吸水、易结块，不利
于生成的NH3逸出，而且高温下NaOH、KOH 会腐蚀试管
③氨气干燥时：不能用CaCl2、P2O5、浓硫酸作干燥剂，因为NH3能与CaCl2反应生
成CaCl2·8NH3。P2O5与浓硫酸均能与NH3反应，生成相应的盐。所以NH3通常用
碱石灰干燥
④收集NH3时所用的仪器必须干燥，导气管要插入管底；试管口要塞一团用水或稀
硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，使收集的气体纯净，同时也
可避免污染空气
(2)简易方法
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
NH3·H2O
H2O＋NH3↑
浓氨水＋固体NaOH
NaOH 溶于水放热，促使氨水分解，且OH－浓度的增大有利
于NH3的放出
浓氨水＋固体CaO
化学方程式：NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
CaO 的作用：①与水反应，使溶剂(水)减少
②反应放热，促使氨水分解
** 错误的表达式 **增加溶液中的OH－浓
度，减小NH3的溶解度
5
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(3)氨的工业制法：N2＋3H2
催化剂
高温高压2NH3
5．喷泉实验——氨极易溶于水
实验过程
在干燥的圆底烧瓶里充满，用带有玻璃管和胶头滴管(预先吸入水)的橡胶
塞塞紧瓶口。倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯中(预先在水里滴入
少量酚酞溶液)。打开弹簧夹，挤压胶头滴管，使水进入烧瓶。观察并描
述现象，分析出现这些现象的可能原因
实验装置
实验现象
烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，瓶内液体呈红色
实验结论
氨易溶于水，水溶液呈碱性
方程式
NH3＋H2O
NH3·H2O
(1)喷泉实验的原理：因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成
压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉
(2)能形成喷泉的条件：从原理上讲，气体要易溶于水或易与水反应，以形成足够大的
压强差；从实验条件上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密
性要好
(3)使容器内外产生较大压强差的两种方法
①减小内压法：使烧瓶外气压不变，烧瓶内气压减小
实验装
置
原理
烧瓶内气体与液体接触→气体溶解或发生化学反应→烧瓶内压强减小→外
部液体迅速进入形成喷泉
引发喷
泉
打开橡皮管上的弹簧夹，挤压滴管的胶头，则烧杯中的水由玻璃管进入烧
瓶，形成喷泉
常见气体与吸收剂的组合
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、H2S、SO2
NO2＋O2
吸收剂
水或NaOH 溶液
水或盐酸
NaOH 溶液
水
组合时的条件
气体在溶液中的溶解度很大或通过反应，使气体的物质的量迅速减小，产生足
够的压强差(负压)
②增大外压法：使烧瓶外气压增大，烧瓶内气压不变
实验装
置
原理
锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体→容器内压强增大→锥形瓶内
液体迅速流入烧瓶形成喷泉
实例
喷雾器、人造喷泉、火山喷发等
(二)铵盐及NH 的检验
6
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1．铵盐：由铵离子和酸根离子构成的盐，铵盐属于铵态氮肥
如：硫酸铵[(NH4)2SO4 ，俗称硫铵，又称肥田粉]，氯化铵[NH4Cl，俗称氯铵]，硝酸
铵[NH4NO3，俗称硝铵]，
碳酸氢铵[NH4HCO3，俗称碳铵]
2．结构：具有离子键、共价键，是由非金属元素组成的离子化合物(离子晶体)
3．铵盐的物理性质：铵盐都是白色固体，绝大多数铵盐都易溶于水
4．铵盐的化学性质
(1)不稳定性：铵盐受热易分解，但不一定都有NH3生成
①在试管中加热氯化铵固体，观察到的现象是氯化铵白色固体消失，在试管上方重
新凝成白色固体
反应的化学方程式：NH4Cl
NH3↑＋HCl↑，NH3＋HCl===NH4Cl
【注意】该过程不是升华，利用NH4Cl 的这种性质常用来分离提纯NH4Cl 固体
②NH4HCO3固体受热分解：NH4HCO3
NH3↑＋CO2↑＋H2O
③(NH4)2CO3固体受热分解：(NH4)2CO3
2NH3↑＋CO2↑＋H2O
④NH4NO3 受热分解较为复杂：NH4NO3
N2O↑＋2H2O，2NH4NO3
2N2↑＋
O2↑＋4H2O
(2)与碱反应
①固体反应(NH4Cl 固体与NaOH 固体共热)：NH4Cl＋NaOH
NH3↑＋NaCl＋
H2O
②溶液中的反应
a．若是铵盐溶液与碱溶液共热，写成NH3↑＋H2O
(NH4)2SO4与NaOH 两溶液混合加热：NH＋OH－
NH3↑＋H2O
b．若是铵盐溶液与浓碱溶液，写成NH3↑＋H2O
浓NaOH 溶液中加入硫酸铵固体：OH－＋NH===NH3↑＋H2O
c．若是反应物为稀溶液且不加热时或无特殊说明写NH3·H2O
NH4Cl 与NaOH 两稀溶液混合：NH＋OH－===NH3·H2O
5．用途：可用作氮肥，炸药，焊药
6．NH4
＋的检验：取少量待测溶液于试管中，再加入浓的NaOH 溶液，加热产生能使
湿润红色石蕊试纸变蓝的气体(或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，有白烟产生)，
则该溶液中存在NH
(三)N2H4的结构与性质
1．无水N2H4为无色发烟液体，并有微弱氨的气味。它的稳定性比NH3小，受热即发
生爆炸性分解，生成N2、NH3和H2
2．燃烧：N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－622 kJ·mol－1
N2H4的主要用途是作导弹、宇宙飞船飞行的火箭燃料。
3．N2H4的水溶液呈弱碱性，其强度比氨水弱：N2H4＋H2O
N2H＋OH－ N2H＋
H2O
N2H＋OH－
三、硝酸
1．物理性质：硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味，能跟水以任意比互溶，打开
盛浓硝酸的试剂瓶盖，有白雾产生(与浓盐酸相同)
2．化学性质
(1)酸性：属于强酸，溶于水完全电离：HNO3===H+＋NO3
－，具有酸的通性，能与碱、
碱性氧化物、某些盐反应
CaCO3与HNO3反应：CaCO3＋2HNO3(稀)===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O (若无稀盐酸
可用稀硝酸代替室制CO2)
【注意】
7
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①稀硝酸使石蕊试液变红色，浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色(酸性和强氧化性)
②硝酸具有酸的一些通性，但硝酸与活泼金属反应时无氢气产生
(2)不稳定性：硝酸见光或受热易发生分解，HNO3越浓，越易分解，温度越高分解越
快，光照越强分解越快
4HNO3(浓)=====2H2O＋4NO2↑＋O2↑
【注意】
①实验室中浓硝酸显黄色的原因：浓硝酸分解生成的NO2又溶于硝酸所致。消除黄
色的方法是向浓硝酸中通入空气或O2，发生反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
②硝酸一般保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处
(3)强氧化性：HNO3中的＋5 价氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的浓度越大，反应
温度越高，其氧化性越强还原产物一般为：HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很
稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3
①硝酸与金属的反应：硝酸与金属反应时，硝酸既表现氧化性又表现酸性
金属与硝酸反应规律
a．除Au、Pt 等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属
3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O
b．活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同，可能是
NO2、N2O、NO、N2、NH4NO3
如：4Mg＋10HNO3(稀)===4Mg (NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
c．铜与浓、稀硝酸反应
浓硝酸与铜反应
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
该反应较剧烈，反应过程中有红棕色气体产生，此外，随着反应的
进行，硝酸的浓度渐渐变稀，反应产生的气体是NO2、NO 等的混
合气体
稀硝酸与铜反应
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
该反应较缓慢，反应后溶液显蓝色，反应产生的无色气体遇到空气
后变为红棕色(无色的NO 被空气氧化为红棕色的NO2)
d．与Fe、Al 反应：常温下，浓硝酸能使Fe、A1 发生钝化，这是因为浓硝酸将
Fe、A1 表面氧化，使Fe、A1 的表面形成一层致密的氧化物薄膜，阻止了反应
的进一步进行。常温下，可用铁或铝制容器盛放浓硝酸，但要注意密封，以防
止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。当加热时，加热时可以与Fe、Al 发生反应
铁在加热时，与过量的浓硝酸反应：Fe＋6HNO3(浓)
Fe(NO3)3＋3NO2↑＋
3H2O
e．铁与稀硝酸反应：先生成Fe(NO3)3，若Fe 过量，Fe(NO3)3 再与Fe 反应生成
Fe(NO3)2
Fe(少量)＋4HNO3(稀===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
f．王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比1 3∶的混合物，能使一些不溶于硝酸的金属如
金、铂等溶解
②硝酸与非金属的反应：硝酸与非金属反应时，硝酸只表现出氧化性
金属与非硝酸反应规
律
非金属单质＋浓硝酸
最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋
H2O
a．木炭与浓硝酸反应：C＋4HNO3(浓)
CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
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b．硫与浓硝酸反应：S + 6HNO3(浓)
H2SO4+6 NO2↑+4H2O
c．红磷与浓硝酸反应：P + 5HNO3(浓)
H3PO4+5 NO2↑+H2O
d．白磷与浓硝酸反应：P4 + 20HNO3(浓)
4H3PO4+20 NO2↑+4H2O
③硝酸与还原性化合物的反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI(I—)、Fe2＋、FeO
等还原性物质
a．稀硝酸与H2S 反应的离子方程式：3H2S＋2HNO3(稀)===3S↓＋2NO↑＋4H2O
b．稀硝酸与SO2反应的离子方程式：3SO2＋2NO3
－＋2H2O===3SO4
2－＋2NO↑＋
4H＋
c．稀硝酸与Na2SO3反应的离子方程式：3SO3
2－＋2NO3
－＋2H＋===3SO4
2－＋2NO↑
＋H2O
d．稀硝酸与HI 反应的离子方程式：6I－＋2NO3
－＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O
e．稀硝酸与Fe2＋反应的离子方程式：3Fe2+＋NO3
－＋4H＋===3Fe3+＋NO↑＋2H2O
f．稀硝酸与FeO 反应的离子方程式：3FeO＋NO3
－＋10H＋===3Fe3+＋NO↑＋5H2O
NO
④
3
－无氧化性，而当NO3
－在酸性溶液中时，则具有强氧化性
a．在Fe(NO3)2溶液中加入盐酸或硫酸，因引入了H＋而使Fe2＋被氧化为Fe3＋
b．过量的Cu 与浓硝酸反应，待反应停止后，再加入稀盐酸或硫酸，此时铜片上
有无色气体生成，这是因为：加入的稀盐酸或硫酸电离出的H＋与Cu(NO3)2中的
NO3
－结合具有强氧化性，能使Cu 继续溶解
c．铜片与稀硝酸、稀硫酸反应3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O
⑤能氧化并腐蚀某些有机物，如皮肤、衣服、纸张、橡胶等。因此在使用硝酸(尤其
是浓硝酸)时要特别小心，万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，
再用小苏打或肥皂液洗涤
(4)与有机物反应
①硝化反应(与
反应)：
+ HO—NO2
浓硫酸
50°C~60°C
NO2+ H2O
②显色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色
3．用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐、氮肥
等
4．硝酸的保存方法：硝酸易挥发，见光或受热易分解，具有强氧化性而腐蚀橡胶，因
此，实验室保存硝酸时，应将硝酸保存在棕色、细口、磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶中，
并放置在黑暗且温度较低的地方
5．硝酸的制法
(1)硝酸的实验室制法
原理：NaNO3＋H2SO4(浓)
△
NaHSO4＋HNO3↑ (利用浓H2SO4的高沸点，难挥发
性制取挥发性的HNO3)
因HNO3不稳定，加热温度不宜过高；由于硝酸易腐蚀橡胶，因此该反应禁用橡胶
塞，所用仪器为曲颈甑
(2)硝酸的工业制法
流程示意图
主要流程
将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2 1)
∶
通入灼热(760～840 ℃)的铂铑合金网，在合金网的
催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续
被氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸
各步反应的化
学方程式
4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
9
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尾气吸收
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+ H2O，2NO2 + 2NaOH===NaNO2 + NaNO3 + H2O
例1．利用下列试剂和如图所示装置制备气体并除去其中的非水杂质，能达到目的的
是(必要时可加热，加热及夹持装置已略去)
选
项
气体
试剂I
试剂II
试剂Ⅲ
A
Cl2
浓盐酸
MnO2
NaOH 溶液
B
CO2
稀盐酸
CaCO3
饱和NaHCO3溶液
C
SO2
浓硝酸
Na2SO3(s)
饱和NaHSO3溶液
D
C2H4
浓硫酸
C2H5OH(1)
KMnO4酸性溶液
A．A
B．B
C．C
D．D
例2．下列实验能达到实验目的的是
A
B
C
D
配制
溶
液
除去苯中溶解的溴
加热熔融
NaOH 固体
制备
并测量其体积
A．A
B．B
C．C
D．D
例3．
为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．2molNO 与
在密闭容器中充分反应后，容器中的分子总数为
B．11.2L 乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为
C．
中含有的中子数为
D．标准状况下，22.4LHCl 气体中
数目为
10
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例4．氮及其化合物的转化过程如图所示。下列说法正确的是
A．标准状况下
A 和
C 含有的共价键数目都是
B．A 和B、A 和D 在一定条件下都能反应，但产物不相同
C．氮及其化合物的转化图中发生的反应都是氧化还原反应
D．E 的浓溶液加入足量铜片反应，产物中一定有D 没有B
例5．下列说法错误的是
A．常温下，浓硝酸、浓硫酸可贮存在铝制容器中
B．可用饱和Na2CO3溶液处理锅炉水垢中的CaSO4
C．铵态氮肥应保存在阴凉处，硝态氮肥(硝酸盐)则能够耐高温
D．用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料可实现碳的循环利用
例6．豆科作物的根瘤菌有固氮能力，其工作原理为：
下列叙述错误的是
A．第一步反应属于氮的自然固定
B．将盛有棕色根瘤菌的玻璃瓶充满空气后密封，置于冰水中冷却，棕色会变浅至
无色
C．豆科作物在潮湿环境下生长速率较快，与第四步反应的速率有关
D．第一步反应是吸热反应，所以这步的反应速率最慢
例7．下列说法不正确的是
A．可用离子交换法进行海水淡化
B．硝酸铵是一种高效氮肥，受热易爆炸
C．接触室产生的
可用98.3%的浓硫酸吸收
11
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D．工业上用HCl 气体在常温下与粗硅反应生成
与氢气
例8．某学习小组利用下图装置(夹持仪器已略去)验证浓、稀硝酸氧化性的相对强弱。
实验现象为：①中产生大量的红棕色气体，红棕色气体在②中转为无色，气体通过③
后依然为无色，通过④后转为红棕色。
已知：浓硝酸能将NO 氧化成
，而稀硝酸不能氧化NO。
下列说法正确的是
A．实验之前不用通
B．①中也可加入稀硝酸
C．②和③中加入的都是水
D．⑤中只发生反应
例9．Mg3N2常用于制备其它超硬、耐高温的氮化物，实验室通过CuO 氧化NH3制得
N2，然后与镁反应得到Mg3N2.已知Mg+2NH3
Mg(NH2)2+H2，Mg3N2是一种浅黄色粉
末，易水解。下列说法错误的是
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A．装置A 中分液漏斗中的溶液为浓氨水
B．实验开始时应先点燃C 处酒精灯，再点燃E 处酒精灯
C．装置D 的作用只是干燥N2
D．取反应后装置E 所得固体少许，滴入蒸馏水，可检验是否有Mg3N2
例10．价类二维图是学习元素化合物的工具，a～g 分别表示氮元素的不同价态所对应
的物质，其关系如图所示。下列说法错误的是
A．可用a 生成g 的反应检验a
B．过量的f 的水溶液可与硫酸铜溶液生成蓝色沉淀
C．通过a 与c 反应可以消除氮氧化物污染
D．a、b、c、e 之间的相互转化不都属于氮的固定
1．利用氮的化合物的同时，有效治理和减少污染是我们面临的重要课题。
(1)NH3和N2H4是氮元素的两种重要的氢化物。下图为实验室模拟尿素法制备水合肼
(N2H4·H2O)的流程图：
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已知：①N2H4·H2O 易溶于水，具有强还原性，易被氧化成N2。
②一定条件下，碱性NaClO 溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。
回答下列问题：
①结合NH3分子的结构和性质，解释NH3常用作制冷剂的原因为 。
②吸收塔内发生反应的离子方程式为 。
③写出反应器1 中生成水合肼反应的化学方程式为 。
④反应器1 要控制NaClO 溶液的用量，其主要目的是 。
(2)科学家发现可以利用细胞中三种酶处理废水中含氮粒子，反应过程如图所示。
①反应过程中所涉及N2H4和
两种粒子，其中H-N-H 与O-N-O 相比键角较大的粒
子为 。
②用电离方程式表述NH2OH 的水溶液显碱性的原因 。
(3)盐酸羟胺(NH2OHC1)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质与NH4Cl 类似。工
业上主要采用图1 所示的方法制备。其电池装置中含Fe 的催化电极反应机理如图2 所
示(不考虑溶液体积的变化)。
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①图2 中N 离子的电子式为 。
②电池工作时，每消耗2.24L NO (标准状况)，左室溶液质量增加 g。
2．工业烟气中常含有
(NO、
)。用NaClO 溶液中将
转化为
，再将含
溶液进行电化学环保处理。按要求回答下列问题。
(1)
在大气中会形成酸雨，以NO 为例，从氧化还原反应角度分析，过程中表现出
的性质是 。
(2)向NaClO 溶液中加入硫酸，研究初始pH 对
脱除率的影响，结果如下。
已知：
①不用盐酸调节NaClO 溶液初始pH 的原因是 。
②
时NaClO 溶液脱除NOₓ 的反应为可逆反应，以NO 为例，写出该反应的离子
方程式： 。
③
时，分析
脱除率随溶液初始pH 升高而增大的可能原因： 。
(3)将上述
脱除后产生的含
溶液，用铁碳微电池法在弱酸性条件下进行电化学
环保处理，其工作原理及装置如图所示。
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①电池工作时的负极为 。
②碳电极上的电极反应式为 。
③若甲室处理37.2g
，则乙室可生成 mol
。
3．
法可用于吸收燃煤发电厂的
，同时获得产品
。反应的
原理为：
。实验室根
据上述反应原理，模拟生产硫酸铵。完成下列填空：
(1)搭建如图装置，先通入
。通入
的仪器采用干燥管替代长导管的目的是
；然后通入
，当液体由红色变为浅红色时，立即停止实验，此时溶液的pH 范围为
，不继续通入
直至过量的可能原因是 。
(2)已知
的溶解度曲线如图。将反应后的混合液进行如下实验：过滤、蒸发
浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤烘干。两次过滤依次得到的物质分别为 和
；实验时，烘干温度不易过高，其原因为 。
(3)实验所得
的量较少，为提高其产量，工业上可采取的措施是 。(任
写一条即可)
为了测定样品中
的纯度，进行实验。取1.500g 硫酸铵在碱性溶液中反应，蒸
馏出生成的氨气，用
硫酸标准液吸收，再用氢氧化钠标准溶液滴
定吸收氨气后过量的硫酸。
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(4)若滴定时消耗了
的NaOH 溶液20.00mL，则该硫酸铵产品的纯度为
%。
(5)若蒸馏出的氨气中含有较多水蒸气，则实验结果将 (选填“偏大”“偏小”
或“无影响”)。
4．下图是氮在生态系统中的循环。细菌和电催化可促使含氮物质进行氧化还原反应。
(1)写出N 在周期表中的位置 。
中N 元素的化合价为 。
(2)依据图中所示的氮循环，写出自然界中固氮的一种途径 。
(3)氮肥是水体中铵态氮的主要来源之一、实验室中检验
可以用 溶液，产
生气体使湿润的 色石蕊试纸变色。
(4)硝化过程中，含氮物质发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
(5)铵态氮(
)与亚硝态氮(
)可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中，
当产生
氮气时，转移电子的物质的量为
。
(6)由于过度的人为干预，水体中的硝酸盐水平正在增加。硝酸盐转化为无害氮的反硝
化作用，可以通过电催化法来实现，写出在中性介质中硝酸盐转化为氮气的阴极电极
反应式 。
5．氮和氮的化合物与人类有密切关系。回答下列问题：
(1)下列属于氮的固定的是 (填序号)。
①工业上N2和H2合成NH3
N
②
2和O2放电条件下生成NO
NH
③
3催化氧化生成NO
写出反应③的化学方程式 。
(2)①治理NO 污染通常是在氧化剂作用下，将NO 氧化成溶解度高的NO2，然后用水
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或碱液吸收脱氮。下列物质可以用于氧化NO 的是 (填序号)。
A．NaCl 溶液 B．K2Cr2O7溶液 C．Na2CO3溶液 D．KMnO4溶液
NO
②
也可用NaClO 碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐化肥，写出该反应的离子方程
式： 。
③目前处理柴油车尾气中NOx和PM2.5等的方法之一，是用车用尿素[CO(NH2)2]溶液在
选择性催化还原系统中将NOx无害化处理，写出该系统无害化处理NO 的化学方程式：
。
(3)CO 与NO 在Rh 催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，
用Rh 做催化剂时该反应的过程示意图如下：
过程I 为 过程(填“吸热”或“放热”)。该反应中氧化产物为 ，当生成
1molN2时，转移电子 mol。
6．氮和氮的化合物与人类有密切关系。
(1)下列属于氮的固定的是 (填序号)。
①工业上N2和H2合成NH3
N
②
2和O2放电条件下生成NO
NH
③
3催化氧化生成NO
写出反应③的化学方程式 。
(2)①治理NO 污染通常是在氧化剂作用下，将NO 氧化成溶解度高的NO2，然后用水
或碱液吸收脱氮。下列物质可以用于氧化NO 的是 (填序号)。
ANaCl 溶液 B．K2Cr2O7溶液 C． Na2CO3溶液 D．KMnO4溶液
NO
②
也可用NaClO 碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐化肥，写出该反应的离子方程
式： 。
③目前处理柴油车尾气中NOx和PM2.5等的方法之一，是用车用尿素[CO(NH2)2]溶液在
选择性催化还原系统中将NOx无害化处理，写出该系统无害化处理NO 的化学方程式：
。
(3)CO 与NO 在Rh 催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，
用Rh 做催化剂时该反应的过程示意图如下：
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①过程I 为 过程(填“吸热”或“放热”)。该反应中氧化产物为 ，当生
成1molN2时，转移电子 mol。
②已知过程I 的焓变(lmolCO 参加)为akJ/mol，过程II 的焓变为bkJ/mol，则该反应的热
化学方程式为 。
7．Cl2、SO2、NOx都是化工生产中的重要气体，均可用氨水或NaOH 溶液处理，防止
污染空气。请回答下列问题：
(1)以上气体所含元素原子中，未成对电子最多的原子是 (填元素符号)，S 原子
中能量最高电子的电子云形状为 。
(2)化工厂可用浓氨水来检验Cl2是否泄漏(已知3Cl2+8NH3→6NH4Cl+N2)，当有少量Cl2
泄漏时，可以观察到的现象是 ，若反应中有0.08mol 的氨气被氧化，则有
mol 电子发生转移。
(3)①若用热烧碱溶液吸收Cl2气反应后的混合溶液中，含NaCl、NaClO 和NaClO3物质
的量比值为n：1：1，则n= 。
SO
②
2是形成酸雨的主要原因，取某化工区空气样本用蒸馏水处理，检测所得溶液，所
含离子及其浓度如下：
离子
Na+
K+
NH
H+
SO
NO
Cl-
浓度/(mol·L-1)
6×10-6
4×10-6
2×10-5
a
4×10-5
2×10-5
3×10-5
根据表中数据计算，检测的溶液pH= 。
(4)NO2是燃油汽车尾气中的主要污染物之一。
①在催化剂和加热条件下，NO2与NH3可反应生成无害物质，请写出反应的化学方程
式： 。
②实验室可用烧碱溶液吸收NO2和NO，(已知2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+H2O，
NO2+NO+2NaOH→2NaNO2+H2O)，当消耗100mL0.5mol L
⋅
-1的烧碱溶液时，共吸收混
合气体 L(标准状态)。
8．回答下列问题
(1)金属与硝酸反应通常不能生成H2，用3mol/L HNO3与过量铁粉反应，HNO3的还原
产物主要是NO，请写出反应的离子方程式： 。
有同学在查阅文献时发现文献有记载：HNO3与铁反应能产生H2。于是其小组进行了
金属铁与硝酸反应能否产生H2及其有利条件的探究。
实验I：20℃，将过量铁粉溶于0.5mol·L-1 HNO3中，立即有无色气体生成，充分反应
后，溶液几乎无色。
(2)检验气体：方法如图所示。
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确认气体是H2，不含NO。实验证据是 。
(3)检验溶液：取上层清液，等分两份
①向一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液， (填现象)，说明含有Fe2＋。
②向另一份加入NaOH 溶液，产生灰绿色沉淀；加热至沸，有刺激性气味气体逸出，
用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝。综合①、②，说明实验I 中发生的反应有Fe＋
2H＋=Fe2＋＋H2↑，另外还有 (写出离子方程式)。
对H2产生的原因提出假设：在稀的酸性溶液中，HNO3中H＋的氧化性大于NO ，验
证如下：
(4)实验II：将铜粉溶于0.5mol/L HNO3中。经检测，发现没有 生成，初步
证实假设不成立。
(5)再次查阅文献发现：在酸性介质中，尽管电极电势数据显示NO 离子是个颇强的氧
化剂，然而动力学原因导致它在稀酸中的反应一般都很慢。于是小组改变条件重复实
验I，向2mL 0.5mol·L-1 HNO3中加入过量铁粉，结果如下：
实验序号
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
温度
20℃
40℃
60℃
生成H2体积
6.0mL
3.4mL
2.6mL
经检验，实验III、IV、V 中，NO 的还原产物与实验I 相同。
从反应速率的角度解释温度升高H2体积减少的原因 。
(6)综上所述，有利于金属与硝酸反应生成氢气的条件是 。
9．全球“青年化学家元素周期表”中多种元素由我国科学家代言，如氮、硫、钪(Sc)
等。完成下列填空。
(1)钪(Sc)的原子结构示意图为
，钪原子核外最外层电子排布式为
；Sc 与第II 主族相邻，Sc 位于元素周期表的第 族；钪的最高价态可能是
。
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(2)下列比较正确的是___________(选填选项)。
A．原子半径：
B．热稳定性：
C．溶解性：
D．微粒种类：氢硫酸＜氨水
(3)工业上以N2为原料，以
、
为产品，实现了“向空气要氮肥”的目标。
①在如下价、类二维图中用“→”和途径中间产物的化学式，画出了由N2转化为
路径。
②工业上常以氨为原料制硝酸。写出氨催化氧化的化学方程式。
(4)硫酸铵[(NH4)2SO4]，也称肥田粉，是我国生产和施用最早的氮肥之一、写出硫酸铵
使用时的注意事项及对环境的影响(各一条)，并说明理由。
① 。
② 。
10．研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价-物质类
别关系图如图1 所示。
回答下列问题：
(1)图中A 可以是 (写化学式)。符合图中B 的物质之间的转化关系是
(用化学方程式表示)。
(2)实验室中，检验溶液中是否含有
的操作方法是 。
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(3)图1 中C 代表硝酸。图2 是各种不同密度的硝酸与铁反应(相同温度)时主要还原产
物的分布图。下列叙述中不正确的是___________(填字母)。
A．硝酸的密度越大，其浓度越小
B．当还原剂和温度都相同时，不同浓度的硝酸被还原的产物不是单一的，只是在
某浓度时，以某种产物为主而已
C．硝酸的浓度越大，还原产物中N 元素低化合价产物越少
D．当硝酸的密度大于
时，还原产物主要为NO、
(4)现有一定量铝粉和铜粉的混合物与一定量很稀的硝酸溶液充分反应，反应过程中无
气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入
的NaOH 溶液，所加NaOH 溶
液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图3 所示。
c
①点对应NaOH 溶液的体积为 mL。
de
②
段发生反应的离子方程式为 。
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