氮气及其化合物 挖空诵读-2025-2026学年高一上学期化学鲁科版必修第一册

该高中化学学习任务单聚焦氮及其化合物核心内容，从氮元素结构出发，串联氮气性质、氮的氧化物（NO、NO₂等）、氨与铵盐、硝酸的性质及制备，形成从元素到单质、氧化物、氢化物、盐、含氧酸的完整知识链，搭建系统学习支架。 资料突出化学观念与科学思维融合，以“结构决定性质”贯穿始终，通过对比氮氧化物制备与收集差异、硝酸浓度对还原产物影响等培养分析能力，实验细节（如氨气制备装置、验满方法）强化科学探究，助力学生构建知识网络，提升证据推理与实验实践素养。

氮气与氮的氧化物 一、氮气与氮的固定 1、氮元素的位置、结构 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既有游离态，又有化合态。 2、氮气的物理性质和分子结构 N2是一种无色、无味的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，难溶于水电子式：，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、氮气的化学性质 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＋3H22NH3 (2)与O2在放电或高温条件下生成NO：N2＋O22NO (闪电时会发生)N2＋O22NO (在汽车引擎会发生) (3)与活泼金属(Mg、Li)反应：3Mg＋N2Mg3N2 6Li＋N22Li3N 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) 二、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：(N2O)、(NO)、(N2O3)、(NO2、N2O4)、(N2O5)，其中N2O3和N2O5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 ①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，NO的检验方法) ②NO与酸性KMnO4反应：5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O ③NO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 ①与SO2的反应：NO2＋SO2===SO3＋NO ②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) ③与水的反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ④与氢氧化钠溶液的反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ⑤与N2O4相互转化：2NO2N2O4 (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 NO2、NO的混合气能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理 ②催化转化：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 氨和铵盐 一、氨 1、氨分子的结构和物理性质 氨的电子式为，结构式为，氨的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底 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＋H2ONH3·H2ONH4＋＋OH― ①NH3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氨水的性质：氨水具有弱碱性，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(是一种特殊情况)。NH3·H2O不稳定，故加热氨水时有氨气逸出：NH3·H2ONH3↑＋H2O (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＋5O24NO＋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＋3CuON2＋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 二、氨气的实验室制法 1、实验过程及实验装置 原理 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 反应原料 实验室一般用氯化铵与Ca(OH)2固体 实验装置 发生装置 “”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 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 3、快速制备氨的方法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 NH3·H2OH2O＋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 NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 CaO的作用：①吸水后放热促进NH3的放出； ②增加溶液中的OH－浓度，减小NH3的溶解度 4、氨的工业制法：N2＋3H22NH3 三、铵盐及NH的检验 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：NH4ClNH3↑＋HCl↑，NH3＋HCl===NH4Cl 【微点拨】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：NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O ③(NH4)2CO3固体受热分解：(NH4)2CO32NH3↑＋CO2↑＋H2O ④NH4NO3受热分解较为复杂：NH4NO3N2O↑＋2H2O，2NH4NO32N2↑＋O2↑＋4H2O (2)与碱反应 ①固体反应(NH4Cl固体与NaOH固体共热)：NH4Cl＋NaOHNH3↑＋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 6、NH4＋的检验和铵盐的检验方法 (1)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 (2)铵盐的检验方法 ①取少许样品与碱混合于试管中共热，将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若试纸变蓝，则证明样品中含有NH ②取少许样品于试管，放入碱后加热，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟产生，则证明样品含有NH 硝酸及硝酸 一、硝酸 1、物理性质 纯硝酸是无色、易挥发(沸点为83℃)、有刺激性气味的液体 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 (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 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O 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 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 a．木炭与浓硝酸反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 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===3SO42－＋2NO↑＋4H＋ c．稀硝酸与Na2SO3反应的离子方程式：3SO32－＋2NO3－＋2H＋===3SO42－＋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 ④NO3－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 1 学科网（北京）股份有限公司 $