专题7 氮与社会可持续发展（知识清单）化学苏教版必修第二册

专题7 氮与社会可持续发展 第一单元 氮的固定 一、氮气及氮的固定 1．氮元素的位置、结构与存在 (1)氮元素位于元素周期表的 周期、第 族。氮原子的最外电子层有 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 与其他原子相互结合构成物质。 (2)氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中，部分氮元素存在于动植物体内的 中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的 和 中。 2．氮气的物理性质 N2是一种无色、无味的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，难溶于水。 3．氮气的结构与化学性质 (1)N2的结构 N2的结构式为 ，氮氮键很难断裂，化学性质很稳定。 (2)化学性质 N2在 、 等条件下，N2获得足够的能量，使N≡N断裂。写出N2与Mg、H2、O2反应的化学方程式。 ① ；② ； ③ 。 4．氮的固定： 将大气中 的氮转化为 的过程。 (1)自然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为 ，或者通过豆科植物的 将氮气转化成 。 (2)人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，最重要的人工固氮途径就是 。 【归纳总结】 1．N2的性质与氮的固定 2．自然界中氮循环的主要形式 游离态→化合态 (1)豆科植物根部的 把空气中的 转变为 等含氮的化合物。 (2)在 条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物，这些氮的氧化物随 进入土壤和水体。 (3)合成氨工厂、汽车发动机将一部分氮气转化为化合态的 化合态→游离态 硝酸盐在某些细菌作用下转化为 化合态→化合态 化石燃料的燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的 通过大气进入陆地和海洋，参与 的循环 二、一氧化氮和二氧化氮 1．物理性质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 NO 色 气态 溶 NO2 色 气态 气味 溶 2．化学性质 (1)NO在空气中易转化为红棕色的NO2，反应方程式为 。 (2)NO2与H2O反应生成HNO3和NO，反应方程式为 。 【归纳总结】 1．NO、NO2的性质及转化 ① ② ③ ④ 2．NO、NO2与NaOH溶液的反应 第二单元 重要的含氮化工原料 一、氨气(NH3) (1)结构 NH3的电子式为_ __，结构式为_ ，氨分子的空间构型为_ __。键角107°18′，是 分子。 (2)物理性质 无色有_ __气味的气体，密度比空气_ __，易液化。_ __溶于水(1︰_ __)，可由_ __实验证明。 (3)化学性质 【易错提示】 ①NH3是中学化学中唯一的 气体，能使湿润的 试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。 ②氨水呈 ，属于一元弱碱溶液，计算氨水的浓度时，溶质按 进行计算。 (4)液氨和氨水区别： 液氨 氨水 形成 _ __ _ __ 物质分类 _ __ 混合物 微粒种类 _ __ NH3、NH3·H2O、H＋、H2O、NH、OH－ 存在条件 常温常压下不能存在 常温常压下可存在 二、硝酸 1．硝酸的物理性质 (1)纯硝酸为_ __、有_ __气味的液体，熔点：_ __、沸点：_ _、密度：_ __。 (2)硝酸沸点较低，_ __挥发，在空气中遇水蒸气形成_ __。 (3)质量分数在69%以上的硝酸称为_ __。95%以上的浓硝酸叫做_ __硝酸。 2．硝酸的化学性质 (1)强酸性 稀硝酸使紫色石蕊试液_ __。浓硝酸使紫色石蕊试液_ __，反应过程中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。 (2)不稳定性 硝酸见光或受热会分解产生NO2气体。 _ __ 硝酸应用棕色瓶放置在阴凉处。市售浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。 (3)强氧化性 ①与金属反应 稀硝酸与铜反应： _ __ 浓硝酸与铜反应： _ _ 硝酸几乎能与所有金属(Au、Pt除外)反应，一般情况下，金属与浓HNO3反应生成 ，与稀HNO3反应生成 ，与极稀的HNO3反应生成 或 。 ②与非金属反应 硝酸能把许多非金属单质(如：C、S、P等) ，生成 或 。如与C的反应： _ __ ③与其他还原性化合物反应 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、FeSO4、KI、NaBr等 物质。 稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式： _ __ (4)与有机物反应 ①硝化反应(与反应) ②颜色反应 某些蛋白质(含有苯基的蛋白质)遇浓硝酸时变_ __。 【易错提示】 (1)浓、稀硝酸均具有 性，浓度越大，氧化性 ，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。 (2)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“ ”并非不反应。故常温下浓硝酸可以用 盛放。 3．硝酸工业制法的反应原理 (1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO _ __。 (2)NO进一步氧化生成NO2 _ __。 (3)用水吸收NO2生成HNO3 _ __。 4．硝酸与金属反应的有关计算方法 硝酸与金属反应时，金属被氧化生成金属阳离子，硝酸被还原为低价氮的化合物。有关的计算方法： A．依据守恒规律计算 (1)电子守恒：硝酸与金属反应属于 反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数，由此可求出氮元素被还原后的价态，根据价态确定反应产物。 (2)原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以 的形式存在，一部分转化为 ，这两部分中N的物质的量与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。 (3)电荷守恒：Mn＋和H＋所带正电荷总数应等于NO所带负电荷总数(因为这种溶液中OH－浓度很小，可被忽略)。 B．利用离子方程式计算 HNO3与H2SO4混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用 与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO借助H＋仍能继续与金属反应。 第三单元 含氮化合物的合理使用 一、铵盐 铵盐是农业上常用的化肥。绝大多数铵盐 于水，受热 ，与碱反应会放出 。 1．不稳定性：NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式分别为 、 。 2．与碱的反应 (1)固体反应：NH4Cl与NaOH反应的化学方程式为 。 (2)溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(加热)： 。 稀溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(不加热)： 。 3．铵盐与碱反应的两个应用 (1)检验NH：待测液中加 并 ，用湿润的 放置于试管口，若试纸变蓝 ，说明溶液中含NH。 (2)实验室制备NH3 — 　↓ —固＋固气 　↓ —向 下 排空气法 　↓ —湿润的 石蕊试纸靠近试管口(变 )、蘸有 的玻璃棒靠近试管口(产生 ) 4．喷泉实验装置及其创新 设计说明：(1)装置(Ⅰ)改变了胶头滴管的位置，胶头滴管挤入少量水于 中，即可使少量溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成 而产生喷泉。 (2)装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等) 烧瓶，氨气 ，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨气溶于水)。 (3)装置(Ⅲ)在水槽中加入能使 的物质致使锥形瓶内酒精因升温而 ，锥形瓶内气体压强 而产生喷泉。 (4)装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的 和 ，现象为有 物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。 (5)装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的 气体后 该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有 产生，后产生 。 (6)装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。 5．氨水问题分析 (1)氨水的溶质质量分数为 (2)氨水的化学性质 ①不稳定性： ②碱的通性 【易错提示】 1．氨气实验室制法应注意的问题 (1)净化装置：通常用 干燥氨气，不能用 、 和 干燥。 (2)收集方法：向 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 ，以收集到较纯净的氨气。 (3)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 。在吸收时要防止 ，常采用的装置如图所示： 2．实验室快速制氨气的方法 (1)加热浓氨水法：NH3·H2O ，受热易分解生成NH3： ，故可直接加热 浓氨水 制备NH3。 (2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法：固体NaOH溶于水放出大量的热，会促使氨水分解，而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2，同时反应放热，也会促使氨水分解，故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。反应装置图分别为： 二、常见氮肥及其使用 1.常见氮肥及其使用注意事项 氮肥 注意事项 铵态 氮肥 低温保存，深施盖土，避免受热；不可以跟 物质(如草木灰等)混合使用 硝态 氮肥 NO不易被以带负电荷为主的土壤胶粒所吸附，在潮湿的土壤中流动性大，容易被植物吸收。但土壤湿度大时，易发生 作用导致硝态氮肥流失 尿素 在农作物需肥前4～8天施用。由于尿素肥效高、易保存、使用方便、长期使用对土壤的破坏作用小，是目前使用量最大的一种氮肥 2.氮肥的科学施用 (1)根据各种氮肥特性加以区别对待。碳酸氢铵和氨水易 损失,宜作基肥深施；硝态氮肥在土壤中移动性强、肥效快,可作旱田的良好追肥；一般水田作追肥可用铵态氮肥或尿素。 (2)要将氮肥深施。氮肥深施可以减少肥料的直接挥发、随水流失、硝化脱氮等方面的损失。深层施肥还有利于根系发育,使根系深扎,扩大营养面积。 (3)合理配施其他肥料。氮肥与有机肥配合施用对作物高产、稳产及降低成本具有重要作用。 三、氮氧化物 （一）氮氧化物的来源 主要来源于 的燃烧、 工业废气、机动车辆尾气排放。 （二）氮氧化物的危害 1.形成硝酸型 。 2.产生 烟雾；NO2与O2经过复杂的反应生成O3，O3与空气中的氮氧化物和一些碳氢化合物在紫外线的照射下发生作用生成一种有毒的烟雾。 （三）减少汽车尾气危害 1.以甲醇、液化气代替 。 2.安装汽车尾气净化器: . (化学方程式)。 3.使用以液化天然气(LNG)或高效 电池作为动力的新型环保汽车。 四、大气污染的防治措施 1.硝酸型酸雨的形成 (1)在放电或高温条件下，空气中的氮气能与氧气发生反应，生成 ，一氧化氮在空气中很 ，易被空气中的氧气氧化生成 ，二氧化氮跟水反应生成 。 ， ， (2)虽然雨水中的硝酸渗入土壤后，被植物的根系吸收转化为植物生长所需的养料，但雨水中的硝酸也是形成 的主要物质，会对环境造成很大的危害。 2.光化学烟雾的形成 (1)汽车尾气排放的NO被空气中的氧气氧化为NO2： (2)在日光照射下，NO2与O2经过复杂的反应生成 。 (3)臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称它为 烟雾。 3.氮氧化物对臭氧层的破坏 臭氧层主要分布在距地面20～25 km的大气层中，臭氧能 ，防止地球上的生物受到伤害。飞机尾气中的氮氧化物(NO和NO2)对臭氧层(含O3和O)破坏的反应简单表示为：O3＋NO===O2＋NO2　O＋NO2===NO＋O2，在低空，氮氧化物是空气中氧气转化为臭氧的催化剂，造成臭氧污染；而在高空，氮氧化物是臭氧转化为氧气的催化剂，破坏臭氧层。 4．氮氧化物的预防和吸收 (1)使用清洁能源，减少氮氧化物的排放。 (2)安装汽车尾气转化装置： 。 (3)对生产化肥、硝酸工厂的废气进行处理。 ①碱液吸收法：用碱溶液吸收氮氧化物生成硝酸盐和亚硝酸盐。 、 ②催化还原法：用甲烷、氨气、氢气等还原剂将其还原成无毒的氮气。 6NO＋4NH35N2＋6H2O CH4＋4NO2N2＋CO2＋2H2O 4H2＋2NO2N2＋4H2O 2H2＋2NON2＋2H2O 易错点01：误认为自然界中的氮元素主要以氮气形态被生物直接利用 虽然大气中氮气含量最高，但由于氮分子中氮氮三键非常稳定，绝大多数生物不能直接吸收和利用氮气。自然界中的氮循环必须通过氮的固定过程将N2转化为含氮化合物，这些含氮化合物才能被植物吸收利用，进而进入食物链。 易错点02：混淆人工固氮与自然固氮 ①自然固氮：包括生物固氮和高能固氮。②人工固氮：主要指工业合成氨。这是现代农业氮肥的主要来源，也是典型的高温、高压、催化剂条件下的可逆放热反应。需明确区分两者的途径、条件和意义。 易错点03：误认为氨气溶于水仅发生物理溶解 氨气极易溶于水，此过程包含剧烈的物理溶解和重要的化学变化。NH3溶于水后，大部分与水反应生成一水合氨（NH3·H2O），一水合氨部分电离产生OH—，因此氨水显弱碱性。氨水是混合物，溶质主要为NH3，但碱性来源于NH3·H2O。 易错点04：混淆氨、铵盐、硝酸及其盐的性质 这是三类不同的含氮物质。氨：碱性气体，能与酸反应生成铵盐，可用湿润的红色石蕊试纸变蓝检验。铵盐：均为晶体，易溶于水，受热易分解，与碱共热产生NH3。硝酸：强酸，具有强氧化性和不稳定性。其盐（硝酸盐）固体受热易分解，高温下是强氧化剂。 易错点05：误判硝酸的强氧化性表现，认为与金属反应都生成氢气 硝酸是强氧化性酸，与金属反应时，还原产物不是H2，而是氮的氧化物。即使是活泼金属（如Mg、Zn）与稀硝酸反应也不产生H2。此外，常温下浓硝酸能使铁、铝钝化，形成致密氧化膜，这体现了其强氧化性，并非不反应。 易错点06：认为氮的氧化物都是酸性氧化物或有毒气体 ①酸性氧化物：能与碱反应生成盐和水。NO、NO2等氮的氧化物组成不符合“某化某”的简单含氧酸对应关系，且与碱反应发生的是歧化或非单纯中和反应，因此它们不是典型的酸性氧化物。②毒性：常见的NO、NO2均有毒，是大气污染物，但并非所有氮氧化物都有毒。 易错点07：混淆实验室制氨气与工业合成氨 实验室制NH3：通常用铵盐与碱固体共热，装置与收集方法与O2类似（但需注意向下排空气法和干燥剂的选择，不能用浓硫酸、无水氯化钙等）。工业合成NH3：采用哈伯法，N2与H2在高温、高压、铁触媒催化下进行可逆反应。这是一个复杂的化工生产过程。 易错点08：误认为含氮化合物的使用（如氮肥、含氮炸药）只有益处没有环境问题 含氮化合物对现代社会至关重要，但需合理使用。过量使用氮肥会造成：①水体富营养化。②可能转化为硝酸盐污染地下水。③氮肥生产过程（合成氨）能耗高，且可能产生温室气体。体现了科技发展的两面性。 易错点09：混淆检验NH4+、NO3—的不同方法 ①NH4+检验：取样品溶液（或固体）与浓碱溶液共热，用湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若试纸变蓝，证明有NH4+。这是利用NH3的碱性。②NO3—检验：在酸性环境下，加入铜片并加热，若产生红棕色气体（NO2），则可能含NO3—。两者原理和操作完全不同。 易错点10：将“雷雨发庄稼”的原因简单归结为“生成NO” 该现象的科学原理包含一个系列反应链：①闪电时，N2 + O2 = 2NO（高能固氮）。②生成的NO迅速与O2反应：2NO + O2 = 2NO2。③NO2溶于雨水生成硝酸：3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO。④硝酸随雨水进入土壤，与矿物质作用形成硝酸盐，从而被植物吸收。最终为植物提供氮元素的是硝酸盐，而非最初的NO。 方法01 分析并比较自然界与工业上氮的固定途径 【解题通法】解决氮的固定相关问题，需明确不同途径的条件与产物。①自然固氮：a) 高能固氮（闪电）；b)生物固氮（根瘤菌等）：将N2转化为含氮化合物。②人工固氮（工业合成氨）：N2 + 3H2 ⇌ 2NH3，条件是高温、高压、催化剂。这是人类获取含氮化合物的主要途径。 【典型例题】以氮气为主要原料制备硝酸的转化过程如图所示，下列说法正确的是 A．反应①和②均属于氮的固定 B．反应②和③中氮元素均被氧化 C．NO和均为酸性氧化物 D．反应④中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1 方法02 理解并书写氮在自然界中的循环路径 【解题通法】氮循环涉及多种含氮物质的转化，核心是把握不同价态氮元素间的转化关系。基本路径：N2 → 含氮化合物（固氮）→ NH3/NH4+→ NO2—/NO3—（硝化）→ 被植物吸收→ 动植物遗体/排泄物→ NH3/NH4+ → N2（反硝化）。解答问题时需定位循环中的环节，明确转化条件。 【典型例题】自然界中氮的循环对生命活动有重要意义。在不同催化剂下，H2能够还原氮氧化物(NOx)实现氮污染的治理。硝酸厂的烟气中含有大量的氮氧化物(NOx)，将烟气与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中实现无害化处理，其转化过程如图所示：下列说法正确的是 A．过程I发生反应的离子方程式： B．若该过程中，每转移4mol电子消耗1mol氮氧化物(NOx)，则x为2 C．当x=2时，反应II中还原产物与氧化产物物质的量之比为8∶1 D．该处理过程中，起催化作用的离子是Ce3+ 方法03 掌握氨气的制备、性质与检验方法 【解题通法】①实验室制法：原理是铵盐与碱共热。装置与O2相似，收集用向下排空气法，检验用湿润的红色石蕊试纸变蓝或蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近产生白烟。②主要化学性质：a) 碱性：与水反应；与酸反应生成铵盐。b) 还原性：可被O2等氧化。 【典型例题】某小组设计的制备并验证氨气性质的实验装置图如下，其中合理的是 A．制备少量 B．收集 C．证明极易溶于水 D．吸收尾气 A．A B．B C．C D．D 方法04 辨析氨水、铵盐、硝酸及其盐的核心性质与区别 【解题通法】①氨水：NH3的水溶液，主要溶质为NH3，呈弱碱性，易挥发。②铵盐：均为晶体，易溶于水，受热易分解，与碱共热生成NH3。③硝酸：强酸、强氧化性、不稳定性。④硝酸盐：易溶于水，高温下是强氧化剂。 【典型例题】一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如图所示，其中b、d代表MgO或中的一种。下列说法正确的是 A．a、c分别是、 B．b是 C．反应①是氧化还原反应，反应②是分解反应 D．所有铵盐分解都会产生 方法05 应用硝酸的强氧化性分析相关反应 【解题通法】①与金属反应：不生成H2，还原产物与硝酸浓度和金属活泼性有关。②与非金属反应：如C、S等可被浓HNO3氧化为最高价氧化物或含氧酸。③与还原性化合物反应：如H2S、HI、Fe2+等能被HNO3氧化。解题时先判断硝酸浓度，再确定可能的还原产物。 【典型例题】下列反应的离子方程式表示正确的是 A．硫化钠溶液和硝酸混合： B．向硅酸钠溶液中通入过量二氧化碳： C．将过量铁粉加入稀硝酸中： D．将等物质的量浓度的和溶液以体积比混合： 方法06 检验铵根离子与硝酸根离子 【解题通法】①NH4+检验：取样品（溶液或固体）与浓NaOH溶液共热，用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，若试纸变蓝，证明含NH4+。②NO3—检验：取待测液，加入稀硫酸酸化，再加入铜片，微热，若产生红棕色气体，则可能含NO3—。两者原理与操作完全不同。 【典型例题】下列实验方案正确且能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验方案 实验结论 A 检验未知溶液中是否含有铵根离子 取少量该溶液于试管中，滴加稀氢氧化钠溶液，将湿润的红色石蕊试纸放试管口 试纸不变蓝，说明溶液中无铵根离子 B 将铁锈溶于浓盐酸，再滴入溶液 溶液紫色褪去 铁锈与浓盐酸反应生成亚铁离子 C 证明与的反应有限度 采用同位素示踪法，标记 如果均含有，说明反应有限度 D 证明铜与浓硫酸加热反应生成的产物有硫酸铜 直接向反应后的溶液中加入水，观察溶液的颜色 溶液颜色变蓝，说明生成了硫酸铜 A．A B．B C．C D．D 方法07 分析与评价常见氮肥的种类、性质与使用 【解题通法】①种类与性质：a) 铵态氮肥：含NH4+，忌与碱性物质混用。b) 硝态氮肥：含NO3—，易被植物吸收，但易随雨水流失。c) 尿素：有机氮肥，需在土壤中转化为铵态氮被吸收。②使用问题：过量使用易造成水体富营养化。 【典型例题】侯德榜是我国近代著名的化学家，他提出的联合制碱法得到世界各国的认可。实验室以粗盐(含等杂质)为主要原料，模拟工业生产纯碱和的工艺流程如图所示。下列说法错误的是 A．步骤①中欲除去粗盐中的、、杂质离子，可依次加入过量的NaOH、、溶液，过滤后再在滤液中加入适量稀HCl B．步骤②总反应可表达为 C．利用步骤③的原理，可以除去固体中混有的杂质 D．步骤③中生成的可循环利用，步骤④中副产物可用作氮肥 方法08 理解铵盐热分解的规律 【解题通法】铵盐受热易分解，规律为：①由挥发性酸组成的铵盐，分解产物通常为NH3和对应的酸（或酸式盐）。②由不挥发性酸组成的铵盐，分解产物较为复杂，但加热也有NH3放出。所有铵盐的共同性质是与碱共热都能生成NH3。 【典型例题】高中生应德智体美劳全面发展。下列劳动项目与所述的化学知识关联错误的是 劳动项目 化学知识 A 烹饪活动：向煮沸的豆浆中加入卤水制作豆腐 电解质溶液使胶体聚沉 B 烘焙活动：碳酸氢钠与柠檬酸的混合物用作复合膨松剂 能与酸反应产生气体 C 家务活动：擦干已洗净铁锅表面的水，以防生锈 铁在潮湿环境中易发生析氢腐蚀 D 学农活动：施肥时，应将铵态氮肥及时埋在土中避免日晒 铵盐受热易分解 A．A B．B C．C D．D 方法09 掌握一氧化氮与二氧化氮的性质、制备与转化 【解题通法】①性质与制备：a) NO：无色气体，难溶于水，易被O2氧化。实验室制法：3Cu + 8HNO3(稀) → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O。b) NO2：红棕色气体，易溶于水且与水反应，实验室制法：Cu + 4HNO3(浓) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O。②相互转化：NO与O2反应生成NO2；NO2与水反应生成NO。 【典型例题】氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B．可通过NO2与水反应生成HNO3 C．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 方法10 分析氮氧化物的来源、危害与无害化处理方法 【解题通法】①来源：化石燃料燃烧、汽车尾气、硝酸工厂废气。②危害：形成酸雨、光化学烟雾的主要污染物之一，危害人体健康。③无害化处理：a) 尾气吸收法。b) 催化还原法：汽车尾气催化转化器。解题需明确NO、NO2性质与尾气成分。 【典型例题】氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。 则下列说法错误的是 A．氧化炉中发生反应的化学方程式： B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为 C．为避免硝酸工业尾气中的氮氧化物污染环境，可用NaOH溶液吸收 D．工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸是因为铝和浓硝酸不反应 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题7 氮与社会可持续发展 第一单元 氮的固定 一、氮气及氮的固定 1．氮元素的位置、结构与存在 (1)氮元素位于元素周期表的 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)氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中，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。 2．氮气的物理性质 N2是一种无色、无味的气体，ρ(N2)＜ρ(空气)，难溶于水。 3．氮气的结构与化学性质 (1)N2的结构 N2的结构式为 N≡N ，氮氮键很难断裂，化学性质很稳定。 (2)化学性质 N2在 高温 、 放电 等条件下，N2获得足够的能量，使N≡N断裂。写出N2与Mg、H2、O2反应的化学方程式。 ① 3Mg＋N2Mg3N2 ；② ； ③ N2＋O22NO 。 4．氮的固定： 将大气中 游离态 的氮转化为 氮的化合物 的过程。 (1)自然固氮：大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 ，或者通过豆科植物的 根瘤菌 将氮气转化成 氨 。 (2)人工固氮：人类通过控制条件，将氮气氧化或还原为氮的化合物，最重要的人工固氮途径就是 工业合成氨 。 【归纳总结】 1．N2的性质与氮的固定 2．自然界中氮循环的主要形式 游离态→化合态 (1)豆科植物根部的 根瘤菌 把空气中的 氮气 转变为 硝酸盐 等含氮的化合物。 (2)在 放电 条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物，这些氮的氧化物随 降水 进入土壤和水体。 (3)合成氨工厂、汽车发动机将一部分氮气转化为化合态的 氮 化合态→游离态 硝酸盐在某些细菌作用下转化为 氮气 化合态→化合态 化石燃料的燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧所产生的 氮氧化物 通过大气进入陆地和海洋，参与 氮 的循环 二、一氧化氮和二氧化氮 1．物理性质 颜色 状态 气味 毒性 水溶性 NO 无 色 气态 无味 有毒 不 溶 NO2 红棕 色 气态 有刺激性 气味 有毒 易 溶 2．化学性质 (1)NO在空气中易转化为红棕色的NO2，反应方程式为 2NO＋O2===2NO2 。 (2)NO2与H2O反应生成HNO3和NO，反应方程式为 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 。 【归纳总结】 1．NO、NO2的性质及转化 ① 2NO＋O2===2NO2 ② 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ③ 2NO＋2CON2＋2CO2 ④ 2NO2＋4CON2＋4CO2 2．NO、NO2与NaOH溶液的反应 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 第二单元 重要的含氮化工原料 一、氨气(NH3) (1)结构 NH3的电子式为_ __，结构式为_ ，氨分子的空间构型为_三角锥形__。键角107°18′，是 极性 分子。 (2)物理性质 无色有_刺激性__气味的气体，密度比空气_小__，易液化。_极易__溶于水(1︰_700__)，可由_喷泉__实验证明。 (3)化学性质 【易错提示】 ①NH3是中学化学中唯一的 碱性 气体，能使湿润的 红色石蕊 试纸变蓝，可在推断题中作为解题突破口。 ②氨水呈 碱性 ，属于一元弱碱溶液，计算氨水的浓度时，溶质按 NH3 进行计算。 (4)液氨和氨水区别： 液氨 氨水 形成 _NH3液化__ _NH3溶于水__ 物质分类 _纯净物__ 混合物 微粒种类 _NH3__ NH3、NH3·H2O、H＋、H2O、NH、OH－ 存在条件 常温常压下不能存在 常温常压下可存在 二、硝酸 1．硝酸的物理性质 (1)纯硝酸为_无色__、有_刺激性__气味的液体，熔点：_－42 ℃__、沸点：_83 ℃__、密度：_1.5 g·cm－3__。 (2)硝酸沸点较低，_易__挥发，在空气中遇水蒸气形成_白雾__。 (3)质量分数在69%以上的硝酸称为_浓硝酸__。95%以上的浓硝酸叫做_发烟__硝酸。 2．硝酸的化学性质 (1)强酸性 稀硝酸使紫色石蕊试液_变红色__。浓硝酸使紫色石蕊试液_先变红后褪色__，反应过程中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。 (2)不稳定性 硝酸见光或受热会分解产生NO2气体。 _4HNO3(浓)2H2O＋4NO2↑＋O2↑__ 硝酸应用棕色瓶放置在阴凉处。市售浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。 (3)强氧化性 ①与金属反应 稀硝酸与铜反应： _3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O__ 浓硝酸与铜反应： _Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O__ 硝酸几乎能与所有金属(Au、Pt除外)反应，一般情况下，金属与浓HNO3反应生成 NO2 ，与稀HNO3反应生成 NO ，与极稀的HNO3反应生成 N2O 或 NH3 。 ②与非金属反应 硝酸能把许多非金属单质(如：C、S、P等) 氧化 ，生成 最高价含氧酸 或 最高价非金属氧化物 。如与C的反应： _C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O__ ③与其他还原性化合物反应 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、FeSO4、KI、NaBr等 还原性 物质。 稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式： _3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O__ (4)与有机物反应 ①硝化反应(与反应) ②颜色反应 某些蛋白质(含有苯基的蛋白质)遇浓硝酸时变_黄色__。 【易错提示】 (1)浓、稀硝酸均具有 强氧化 性，浓度越大，氧化性 越强 ，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。 (2)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“ 钝化 ”并非不反应。故常温下浓硝酸可以用 铁桶 盛放。 3．硝酸工业制法的反应原理 (1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO _4NH3＋5O24NO＋6H2O__。 (2)NO进一步氧化生成NO2 _2NO＋O2===2NO2__。 (3)用水吸收NO2生成HNO3 _3NO2＋H2O===2HNO3＋NO__。 4．硝酸与金属反应的有关计算方法 硝酸与金属反应时，金属被氧化生成金属阳离子，硝酸被还原为低价氮的化合物。有关的计算方法： A．依据守恒规律计算 (1)电子守恒：硝酸与金属反应属于 氧化还原 反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数，由此可求出氮元素被还原后的价态，根据价态确定反应产物。 (2)原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以 NO 的形式存在，一部分转化为 还原产物 ，这两部分中N的物质的量与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。 (3)电荷守恒：Mn＋和H＋所带正电荷总数应等于NO所带负电荷总数(因为这种溶液中OH－浓度很小，可被忽略)。 B．利用离子方程式计算 HNO3与H2SO4混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用 HNO3 与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO借助H＋仍能继续与金属反应。 第三单元 含氮化合物的合理使用 一、铵盐 铵盐是农业上常用的化肥。绝大多数铵盐 易溶 于水，受热 易分解 ，与碱反应会放出 NH3 。 1．不稳定性：NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式分别为 NH4ClNH3↑＋HCl↑ 、NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑ 。 2．与碱的反应 (1)固体反应：NH4Cl与NaOH反应的化学方程式为 NH4Cl＋NaOHNH3↑＋NaCl＋H2O 。 (2)溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(加热)： NH＋OH－NH3↑＋H2O 。 稀溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(不加热)： NH＋OH－===NH3·H2O 。 3．铵盐与碱反应的两个应用 (1)检验NH：待测液中加 NaOH溶液 并 加热 ，用湿润的 红色石蕊试纸 放置于试管口，若试纸变蓝 ，说明溶液中含NH。 (2)实验室制备NH3 — 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 　↓ —固＋固气 　↓ —向 下 排空气法 　↓ —湿润的 红色 石蕊试纸靠近试管口(变 蓝 )、蘸有 浓盐酸 的玻璃棒靠近试管口(产生 白烟 ) 4．喷泉实验装置及其创新 设计说明：(1)装置(Ⅰ)改变了胶头滴管的位置，胶头滴管挤入少量水于 试剂瓶 中，即可使少量溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成 负压 而产生喷泉。 (2)装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等) 捂热 烧瓶，氨气 受热膨胀 ，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨气溶于水)。 (3)装置(Ⅲ)在水槽中加入能使 水温升高 的物质致使锥形瓶内酒精因升温而 挥发 ，锥形瓶内气体压强 增大 而产生喷泉。 (4)装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的 H2S 和 SO2 ，现象为有 淡黄色粉末状 物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。 (5)装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的 HCl 气体后 关闭 该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有 白烟 产生，后产生 喷泉 。 (6)装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。 5．氨水问题分析 (1)氨水的溶质质量分数为 ×100% (2)氨水的化学性质 ①不稳定性： NH3·H2ONH3↑＋H2O ②碱的通性 【易错提示】 1．氨气实验室制法应注意的问题 (1)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。 (2)收集方法：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。 (3)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： 2．实验室快速制氨气的方法 (1)加热浓氨水法：NH3·H2O 不稳定 ，受热易分解生成NH3： NH3·H2ONH3↑＋H2O ，故可直接加热 浓氨水 制备NH3。 (2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法：固体NaOH溶于水放出大量的热，会促使氨水分解，而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2，同时反应放热，也会促使氨水分解，故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。反应装置图分别为： 二、常见氮肥及其使用 1.常见氮肥及其使用注意事项 氮肥 注意事项 铵态 氮肥 低温保存，深施盖土，避免受热；不可以跟 碱性 物质(如草木灰等)混合使用 硝态 氮肥 NO不易被以带负电荷为主的土壤胶粒所吸附，在潮湿的土壤中流动性大，容易被植物吸收。但土壤湿度大时，易发生 反硝化 作用导致硝态氮肥流失 尿素 在农作物需肥前4～8天施用。由于尿素肥效高、易保存、使用方便、长期使用对土壤的破坏作用小，是目前使用量最大的一种氮肥 2.氮肥的科学施用 (1)根据各种氮肥特性加以区别对待。碳酸氢铵和氨水易 挥发 损失,宜作基肥深施；硝态氮肥在土壤中移动性强、肥效快,可作旱田的良好追肥；一般水田作追肥可用铵态氮肥或尿素。 (2)要将氮肥深施。氮肥深施可以减少肥料的直接挥发、随水流失、硝化脱氮等方面的损失。深层施肥还有利于根系发育,使根系深扎,扩大营养面积。 (3)合理配施其他肥料。氮肥与有机肥配合施用对作物高产、稳产及降低成本具有重要作用。 三、氮氧化物 （一）氮氧化物的来源 主要来源于 化石燃料 的燃烧、 硝酸 工业废气、机动车辆尾气排放。 （二）氮氧化物的危害 1.形成硝酸型 酸雨 。 2.产生 光化学 烟雾；NO2与O2经过复杂的反应生成O3，O3与空气中的氮氧化物和一些碳氢化合物在紫外线的照射下发生作用生成一种有毒的烟雾。 （三）减少汽车尾气危害 1.以甲醇、液化气代替 汽油 。 2.安装汽车尾气净化器: .2CO+2NON2+2CO2 (化学方程式)。 3.使用以液化天然气(LNG)或高效 燃料 电池作为动力的新型环保汽车。 四、大气污染的防治措施 1.硝酸型酸雨的形成 (1)在放电或高温条件下，空气中的氮气能与氧气发生反应，生成 一氧化氮 ，一氧化氮在空气中很 不稳定 ，易被空气中的氧气氧化生成 二氧化氮 ，二氧化氮跟水反应生成 硝酸 。 N2＋O22NO ， 2NO＋O2===2NO2 ， 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)虽然雨水中的硝酸渗入土壤后，被植物的根系吸收转化为植物生长所需的养料，但雨水中的硝酸也是形成 酸雨 的主要物质，会对环境造成很大的危害。 2.光化学烟雾的形成 (1)汽车尾气排放的NO被空气中的氧气氧化为NO2： 2NO＋O2===2NO2 (2)在日光照射下，NO2与O2经过复杂的反应生成 臭氧 。 (3)臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称它为 光化学 烟雾。 3.氮氧化物对臭氧层的破坏 臭氧层主要分布在距地面20～25 km的大气层中，臭氧能 吸收紫外线 ，防止地球上的生物受到伤害。飞机尾气中的氮氧化物(NO和NO2)对臭氧层(含O3和O)破坏的反应简单表示为：O3＋NO===O2＋NO2　O＋NO2===NO＋O2，在低空，氮氧化物是空气中氧气转化为臭氧的催化剂，造成臭氧污染；而在高空，氮氧化物是臭氧转化为氧气的催化剂，破坏臭氧层。 4．氮氧化物的预防和吸收 (1)使用清洁能源，减少氮氧化物的排放。 (2)安装汽车尾气转化装置： 2NO＋2CON2＋2CO2 。 (3)对生产化肥、硝酸工厂的废气进行处理。 ①碱液吸收法：用碱溶液吸收氮氧化物生成硝酸盐和亚硝酸盐。 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O 、 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ②催化还原法：用甲烷、氨气、氢气等还原剂将其还原成无毒的氮气。 6NO＋4NH35N2＋6H2O CH4＋4NO2N2＋CO2＋2H2O 4H2＋2NO2N2＋4H2O 2H2＋2NON2＋2H2O 易错点01：误认为自然界中的氮元素主要以氮气形态被生物直接利用 虽然大气中氮气含量最高，但由于氮分子中氮氮三键非常稳定，绝大多数生物不能直接吸收和利用氮气。自然界中的氮循环必须通过氮的固定过程将N2转化为含氮化合物，这些含氮化合物才能被植物吸收利用，进而进入食物链。 易错点02：混淆人工固氮与自然固氮 ①自然固氮：包括生物固氮和高能固氮。②人工固氮：主要指工业合成氨。这是现代农业氮肥的主要来源，也是典型的高温、高压、催化剂条件下的可逆放热反应。需明确区分两者的途径、条件和意义。 易错点03：误认为氨气溶于水仅发生物理溶解 氨气极易溶于水，此过程包含剧烈的物理溶解和重要的化学变化。NH3溶于水后，大部分与水反应生成一水合氨（NH3·H2O），一水合氨部分电离产生OH—，因此氨水显弱碱性。氨水是混合物，溶质主要为NH3，但碱性来源于NH3·H2O。 易错点04：混淆氨、铵盐、硝酸及其盐的性质 这是三类不同的含氮物质。氨：碱性气体，能与酸反应生成铵盐，可用湿润的红色石蕊试纸变蓝检验。铵盐：均为晶体，易溶于水，受热易分解，与碱共热产生NH3。硝酸：强酸，具有强氧化性和不稳定性。其盐（硝酸盐）固体受热易分解，高温下是强氧化剂。 易错点05：误判硝酸的强氧化性表现，认为与金属反应都生成氢气 硝酸是强氧化性酸，与金属反应时，还原产物不是H2，而是氮的氧化物。即使是活泼金属（如Mg、Zn）与稀硝酸反应也不产生H2。此外，常温下浓硝酸能使铁、铝钝化，形成致密氧化膜，这体现了其强氧化性，并非不反应。 易错点06：认为氮的氧化物都是酸性氧化物或有毒气体 ①酸性氧化物：能与碱反应生成盐和水。NO、NO2等氮的氧化物组成不符合“某化某”的简单含氧酸对应关系，且与碱反应发生的是歧化或非单纯中和反应，因此它们不是典型的酸性氧化物。②毒性：常见的NO、NO2均有毒，是大气污染物，但并非所有氮氧化物都有毒。 易错点07：混淆实验室制氨气与工业合成氨 实验室制NH3：通常用铵盐与碱固体共热，装置与收集方法与O2类似（但需注意向下排空气法和干燥剂的选择，不能用浓硫酸、无水氯化钙等）。工业合成NH3：采用哈伯法，N2与H2在高温、高压、铁触媒催化下进行可逆反应。这是一个复杂的化工生产过程。 易错点08：误认为含氮化合物的使用（如氮肥、含氮炸药）只有益处没有环境问题 含氮化合物对现代社会至关重要，但需合理使用。过量使用氮肥会造成：①水体富营养化。②可能转化为硝酸盐污染地下水。③氮肥生产过程（合成氨）能耗高，且可能产生温室气体。体现了科技发展的两面性。 易错点09：混淆检验NH4+、NO3—的不同方法 ①NH4+检验：取样品溶液（或固体）与浓碱溶液共热，用湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若试纸变蓝，证明有NH4+。这是利用NH3的碱性。②NO3—检验：在酸性环境下，加入铜片并加热，若产生红棕色气体（NO2），则可能含NO3—。两者原理和操作完全不同。 易错点10：将“雷雨发庄稼”的原因简单归结为“生成NO” 该现象的科学原理包含一个系列反应链：①闪电时，N2 + O2 = 2NO（高能固氮）。②生成的NO迅速与O2反应：2NO + O2 = 2NO2。③NO2溶于雨水生成硝酸：3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO。④硝酸随雨水进入土壤，与矿物质作用形成硝酸盐，从而被植物吸收。最终为植物提供氮元素的是硝酸盐，而非最初的NO。 方法01 分析并比较自然界与工业上氮的固定途径 【解题通法】解决氮的固定相关问题，需明确不同途径的条件与产物。①自然固氮：a) 高能固氮（闪电）；b)生物固氮（根瘤菌等）：将N2转化为含氮化合物。②人工固氮（工业合成氨）：N2 + 3H2 ⇌ 2NH3，条件是高温、高压、催化剂。这是人类获取含氮化合物的主要途径。 【典型例题】以氮气为主要原料制备硝酸的转化过程如图所示，下列说法正确的是 A．反应①和②均属于氮的固定 B．反应②和③中氮元素均被氧化 C．NO和均为酸性氧化物 D．反应④中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1 【答案】B 【详解】A．游离态的氮转化为化合态氮的过程成为氮的固定，反应①属于氮的固定，反应②不属于，A错误； B．反应②中氮元素由升为被氧化，反应③中氮元素由升为被氧化，B正确； C．NO和都不是酸性氧化物，C错误； D．反应④方程式为：，氮元素自身发生氧化还原反应，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2，D错误。 故选B。 方法02 理解并书写氮在自然界中的循环路径 【解题通法】氮循环涉及多种含氮物质的转化，核心是把握不同价态氮元素间的转化关系。基本路径：N2 → 含氮化合物（固氮）→ NH3/NH4+→ NO2—/NO3—（硝化）→ 被植物吸收→ 动植物遗体/排泄物→ NH3/NH4+ → N2（反硝化）。解答问题时需定位循环中的环节，明确转化条件。 【典型例题】自然界中氮的循环对生命活动有重要意义。在不同催化剂下，H2能够还原氮氧化物(NOx)实现氮污染的治理。硝酸厂的烟气中含有大量的氮氧化物(NOx)，将烟气与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中实现无害化处理，其转化过程如图所示：下列说法正确的是 A．过程I发生反应的离子方程式： B．若该过程中，每转移4mol电子消耗1mol氮氧化物(NOx)，则x为2 C．当x=2时，反应II中还原产物与氧化产物物质的量之比为8∶1 D．该处理过程中，起催化作用的离子是Ce3+ 【答案】B 【详解】A．根据图示，反应的历程为：和反应生成和，反应式为，A错误； B．转移电子消耗氮氧化物，最终氮氧化物全部转化为氮气，则氮氧化物中N元素化合价为价，则，解得，B正确； C．时，反应生成元素由价变成0价，作氧化剂，生成元素由价变成价，作还原剂，根据氧化还原反应规律配平离子反应为；还原产物与氧化产物物质的量之比为，C错误； D．起催化作用的为Ce4+，Ce3+是中间产物，故D错误； 故选B 方法03 掌握氨气的制备、性质与检验方法 【解题通法】①实验室制法：原理是铵盐与碱共热。装置与O2相似，收集用向下排空气法，检验用湿润的红色石蕊试纸变蓝或蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近产生白烟。②主要化学性质：a) 碱性：与水反应；与酸反应生成铵盐。b) 还原性：可被O2等氧化。 【典型例题】某小组设计的制备并验证氨气性质的实验装置图如下，其中合理的是 A．制备少量 B．收集 C．证明极易溶于水 D．吸收尾气 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．氯化铵受热分解生成氯化氢和氨气，在试管口二者又化合生成氯化铵，不能用氯化铵制备少量，A错误； B．氨气密度小于空气的，收集应该用向下排空气法收集，即短口进，B错误； C．氨气极易溶于水，可形成喷泉实验，因此通过喷泉实验可证明极易溶于水，C正确； D．氨气极易溶于水，吸收氨气时需要有防倒吸装置，D错误； 答案选C。 方法04 辨析氨水、铵盐、硝酸及其盐的核心性质与区别 【解题通法】①氨水：NH3的水溶液，主要溶质为NH3，呈弱碱性，易挥发。②铵盐：均为晶体，易溶于水，受热易分解，与碱共热生成NH3。③硝酸：强酸、强氧化性、不稳定性。④硝酸盐：易溶于水，高温下是强氧化剂。 【典型例题】一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如图所示，其中b、d代表MgO或中的一种。下列说法正确的是 A．a、c分别是、 B．b是 C．反应①是氧化还原反应，反应②是分解反应 D．所有铵盐分解都会产生 【答案】B 【详解】A．由分析可知，a为，c为，A错误； B．由分析可知，b为，B正确； C．反应①是和MgO反应生成和NH3，没有元素化合价改变，是非氧化还原反应，反应②是分解得到HCl和MgO，是分解反应， C错误； D．不是所有铵盐分解均产生氨气，如硝酸铵在一定条件下分解可能产生NO、NO2和水等，D错误； 故答案选B。 方法05 应用硝酸的强氧化性分析相关反应 【解题通法】①与金属反应：不生成H2，还原产物与硝酸浓度和金属活泼性有关。②与非金属反应：如C、S等可被浓HNO3氧化为最高价氧化物或含氧酸。③与还原性化合物反应：如H2S、HI、Fe2+等能被HNO3氧化。解题时先判断硝酸浓度，再确定可能的还原产物。 【典型例题】下列反应的离子方程式表示正确的是 A．硫化钠溶液和硝酸混合： B．向硅酸钠溶液中通入过量二氧化碳： C．将过量铁粉加入稀硝酸中： D．将等物质的量浓度的和溶液以体积比混合： 【答案】D 【详解】A．硫化钠与硝酸混合会发生氧化还原反应，硝酸将S2-氧化为S单质：，A错误； B．过量CO2与硅酸钠反应应生成硅酸沉淀和碳酸氢根：，B错误； C．过量铁粉与稀硝酸反应生成硝酸亚铁：，C错误； D．将等物质的量浓度的和溶液以体积比混合生成硫酸钡沉淀和水，该离子方程式正确，D正确； 选D。 方法06 检验铵根离子与硝酸根离子 【解题通法】①NH4+检验：取样品（溶液或固体）与浓NaOH溶液共热，用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，若试纸变蓝，证明含NH4+。②NO3—检验：取待测液，加入稀硫酸酸化，再加入铜片，微热，若产生红棕色气体，则可能含NO3—。两者原理与操作完全不同。 【典型例题】下列实验方案正确且能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验方案 实验结论 A 检验未知溶液中是否含有铵根离子 取少量该溶液于试管中，滴加稀氢氧化钠溶液，将湿润的红色石蕊试纸放试管口 试纸不变蓝，说明溶液中无铵根离子 B 将铁锈溶于浓盐酸，再滴入溶液 溶液紫色褪去 铁锈与浓盐酸反应生成亚铁离子 C 证明与的反应有限度 采用同位素示踪法，标记 如果均含有，说明反应有限度 D 证明铜与浓硫酸加热反应生成的产物有硫酸铜 直接向反应后的溶液中加入水，观察溶液的颜色 溶液颜色变蓝，说明生成了硫酸铜 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．检验铵根离子需加入浓氢氧化钠溶液在加热条件下反应使生成的NH3挥发，方案未加热且使用稀氢氧化钠溶液，无法确定是否存在铵根离子，结论不可靠，A错误； B．铁锈与浓盐酸反应生成铁氯化亚铁，高锰酸钾溶液褪色可能因Cl⁻被氧化而非亚铁离子，结论错误，B错误； C．若均含有，说明反应可逆，存在限度，同位素示踪法设计合理，C正确； D．反应后溶液中含浓硫酸，应该冷却，然后将反应后溶液缓缓注入水中，而非直接加水，D错误； 故选C。 方法07 分析与评价常见氮肥的种类、性质与使用 【解题通法】①种类与性质：a) 铵态氮肥：含NH4+，忌与碱性物质混用。b) 硝态氮肥：含NO3—，易被植物吸收，但易随雨水流失。c) 尿素：有机氮肥，需在土壤中转化为铵态氮被吸收。②使用问题：过量使用易造成水体富营养化。 【典型例题】侯德榜是我国近代著名的化学家，他提出的联合制碱法得到世界各国的认可。实验室以粗盐(含等杂质)为主要原料，模拟工业生产纯碱和的工艺流程如图所示。下列说法错误的是 A．步骤①中欲除去粗盐中的、、杂质离子，可依次加入过量的NaOH、、溶液，过滤后再在滤液中加入适量稀HCl B．步骤②总反应可表达为 C．利用步骤③的原理，可以除去固体中混有的杂质 D．步骤③中生成的可循环利用，步骤④中副产物可用作氮肥 【答案】C 【详解】A．步骤①向粗盐溶液中依次加入过量NaOH、、溶液，可除去、、杂质离子，A正确； B．图中步骤②的总反应可表达为，B正确； C．利用图中步骤③的原理，即：，不可以除去固体中混有的杂质，反而将所需物质转化为杂质，C错误； D．步骤③受热分解生成气体，可用于步骤②，副产物含氮元素可作氮肥，D正确； 故选C。 方法08 理解铵盐热分解的规律 【解题通法】铵盐受热易分解，规律为：①由挥发性酸组成的铵盐，分解产物通常为NH3和对应的酸（或酸式盐）。②由不挥发性酸组成的铵盐，分解产物较为复杂，但加热也有NH3放出。所有铵盐的共同性质是与碱共热都能生成NH3。 【典型例题】高中生应德智体美劳全面发展。下列劳动项目与所述的化学知识关联错误的是 劳动项目 化学知识 A 烹饪活动：向煮沸的豆浆中加入卤水制作豆腐 电解质溶液使胶体聚沉 B 烘焙活动：碳酸氢钠与柠檬酸的混合物用作复合膨松剂 能与酸反应产生气体 C 家务活动：擦干已洗净铁锅表面的水，以防生锈 铁在潮湿环境中易发生析氢腐蚀 D 学农活动：施肥时，应将铵态氮肥及时埋在土中避免日晒 铵盐受热易分解 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．向煮沸的豆浆中加入卤水制作豆腐，卤水是电解质溶液，能使豆浆中的蛋白质胶体聚沉，化学知识正确且与劳动项目关联正确，A不符合题意； B．碳酸氢钠与柠檬酸反应产生二氧化碳气体，使面团膨胀，用作复合膨松剂，化学知识正确且与劳动项目关联正确，B不符合题意； C．擦干铁锅表面的水以防生锈，实际是防止铁在潮湿环境中发生电化学腐蚀（以吸氧腐蚀为主），但所述化学知识“析氢腐蚀”需酸性条件，日常环境不适用，关联错误，C符合题意； D．铵态氮肥避免日晒，因铵盐受热易分解损失肥效，化学知识正确且与劳动项目关联正确，D不符合题意； 故选C。 方法09 掌握一氧化氮与二氧化氮的性质、制备与转化 【解题通法】①性质与制备：a) NO：无色气体，难溶于水，易被O2氧化。实验室制法：3Cu + 8HNO3(稀) → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O。b) NO2：红棕色气体，易溶于水且与水反应，实验室制法：Cu + 4HNO3(浓) → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O。②相互转化：NO与O2反应生成NO2；NO2与水反应生成NO。 【典型例题】氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B．可通过NO2与水反应生成HNO3 C．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 【答案】A 【详解】A．自然固氮不都是将转化为，例如闪电固氮将转化为，A错误； B．与反应可生成，化学方程式为，B正确； C．侯氏制碱法以、、、为原料制备和，化学方程式为，C正确； D．自然界中氮元素通过固氮、硝化、反硝化等过程在不同形态间转化，形成“氮循环”，D正确； 故答案为A； 方法10 分析氮氧化物的来源、危害与无害化处理方法 【解题通法】①来源：化石燃料燃烧、汽车尾气、硝酸工厂废气。②危害：形成酸雨、光化学烟雾的主要污染物之一，危害人体健康。③无害化处理：a) 尾气吸收法。b) 催化还原法：汽车尾气催化转化器。解题需明确NO、NO2性质与尾气成分。 【典型例题】氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。 则下列说法错误的是 A．氧化炉中发生反应的化学方程式： B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为 C．为避免硝酸工业尾气中的氮氧化物污染环境，可用NaOH溶液吸收 D．工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸是因为铝和浓硝酸不反应 【答案】D 【详解】A．氨气和氧气在“氧化炉”中发生催化氧化生成NO和水，氧化炉中发生反应的化学方程式：，故A正确； B．NO、O2、水在吸收塔中反应生成硝酸，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为，故B正确； C．生产硝酸工业的尾气中含有NO、NO2气体，可根据反应2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，可以使用NaOH溶液作吸收剂，故C正确； D．常温下，铝在浓硝酸中钝化，所以工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸，故D错误； 选D。 4 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $