氮及其化合物-高中化學滬科版（2020）必修第一冊

學科化學課題名稱氮及其化合物

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氮及其化合物

一、知識梳理

"**^—

1.固氮的途徑

（1）氮元素存在形態(tài)

空氣中含大量N2,是工業(yè)生產中N2的主要來源。

（2）N2的物理性質

氮氣難溶于水，難液化，密度比空氣略?。ㄅc空氣密度相近），只能用排水法收集N2。

（3）用的化學性質

由于氮分子的鍵能很大，所以氮氣的性質很穩(wěn)定，只有在高溫條件下才能發(fā)生一些化學變化。

卓'高壓、

1）與H2的反應：N?+3H，丁2NHl

2）與O2的反應：N2+O2—姆12N0

3）與Mg的反應：3Mg+N2—絲4Mg3N2

（4）氮的固定

1）定義：把大氣中游離態(tài)的氮轉化為氮的化合物的過程稱為固氮。

2）氮的同定的途徑

①生物固氮

豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空氣中游離的氮變成氨（鍍態(tài)氮肥）作為養(yǎng)分吸收，所以

這些植物可以少施肥，甚至不施肥。

②大氣同氮

閃電時，大氣中的氮轉化為氮的氧化物，經降水生成極稀的硝酸（硝態(tài)氮肥），滲入土壤被植物根系吸收。

N2+O2—^-^-2NO

2NO+O2f2NCh

3NCh+H20f2HNO3+NO

【注意】生物固氮和大氣固氮統(tǒng)稱自然固氮。

③工業(yè)固氮

氮氣和氫氣在高溫、高壓并有催化劑存在的條件下，可以直接化合生成氨

（NH3）O

N,+3H,高正、2NH3

工業(yè)上就是利用這個原理來合成氨的。

【例1】下列用途中，應用了氮氣性質的不活潑性的是（D）

①金屬焊接時用氮氣作保護氣，氮氣和筑氣的混合氣體填充燈泡

②用于合成氨

③工業(yè)上以氮氣作為原料之?制硝酸

④用作糧食和水果貯存的保護氣

A.①②B.①③C.②④D.①④

【例2】將燃著的鎂條插入下列氣體中，鎂條不能繼續(xù)燃燒的是（D）

A.02B.Cl2C.N2D.Ar

2.氨氣

（1）物理性質

氨氣是一種無色有刺激性氣味的氣體。密度比空氣小，極易溶于水，易液化，液氨汽化時吸收大量的熱，因此液

氨可作制冷劑。

（2）分子結構

HH

電子式：結構式：H-i-H,分子空間構型：三角錐型，鍵和鍵之間的夾角為107°18,，為極性分

子。

（3）化學性質

1）與水反應

+

NH3+H2O-NH3?H2O-NH4+OH

NH3是中學化學中唯一能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，常用此性質檢驗NH3的存在。

2）噴泉實驗（回顧HC1的噴泉實驗）

①實驗原理：如右圖所示，圓底燒瓶中充滿NH3,由于氨極易溶于水，擠壓膠頭滴管，少

量的水即可溶解大量的氨（1:700）,導致燒瓶內壓強減小，在外界大氣壓作用下使燒杯中滴有

酚酷的水壓入燒瓶，形成美麗的紅色噴泉。

②實驗現(xiàn)象：產生紅色噴泉，這是因為氨溶于水后形成堿性溶液，遇酚猷顯紅色。

③噴泉實驗成敗的關鍵：

a.燒瓶、預先吸液的滴管及長直玻璃管的外部都要干燥；

b.氣體要充滿圓底燒瓶；

c.瓶塞要嚴密，不漏氣，止水夾要夾緊。

④說明問題：a.氨極易溶于水.b.氨氣的水溶液顯堿性。

⑤實驗拓展：a.從噴泉實驗的實驗原理可知，只要燒瓶內的氣體能被膠頭滴管中擠出的少量液體快速吸收，使燒

瓶內氣體壓強遠遠低于外界大氣壓，就可形成噴泉。因此理論上大多數(shù)氣體都可做噴泉實驗，關鍵是膠頭滴管中的少

量液體要選得合適。如：

12345

燒瓶中的氣體C12CO2H2SNO2+NOHC1

滴管中的液體濃NaOH濃NaOH濃NaOH濃NaOHH2O

b.止匕外，若改變噴泉實驗裝置，也可以使某些本來不能形成噴泉的氣體形成噴泉，因此要從產生噴泉的條件認識

形成噴泉的本質。

3）與酸反應

NH3+HC1-NH4cl（生成白煙）

2NH3+H3so4-（NH4）2HSC）4（俗稱硫鏤）

NH3+HNO3^NH4NO3（俗稱硝鏤）

NH3+CO2+H2O-NH4HCO3（俗稱碳鏤）

4）與。2反應

4NH+5O―>4NO+6HO（該反應放熱）

32A2

【注意】①通常狀況下，氨在氧氣中不反應。

②反應條件：催化劑（如伯）、加熱。

③該反應放熱。

④該反應是工業(yè)上制硝酸的基礎。

（4）N%的實驗室制法及工業(yè)制法

1）工業(yè)制法

N,+3H。高壓、2NH3

【注意】

①該反應為可逆反應，所以所得產品是NH3、N2、H2的混合物，利用NH3易液化的特點將NH3分離以后，N2>H2

可循環(huán)使用。

②原料N2可通過蒸儲液態(tài)空氣獲得，而原料H2一般通過焦炭與高溫水蒸氣反應獲得，有關反應方程式為：

C+H2O—邈TCO+H2,CO+H2O一邈TCO2+H2,除去C02即得H2。

2）實驗室制法（此處歸納氣體制備裝置的選擇。）

①原理：固態(tài)鏤鹽與堿加熱反應。

2NH4Cl+Ca（OH）2—>CaCl2+2NH3f+2H2O

②發(fā)生裝置：加熱固體制取氣體的裝置，與制氧氣類同。

③干燥：在干燥管中盛放堿石灰（CaO、NaOH的混合物）作干燥劑。不能用濃硫酸、無水氯化鈣作干燥劑，因

CaCL吸收氨氣生成CaCh?8NH3。

④收集：向下排空氣法。

⑤驗滿：a.用濕潤的紅色石蕊試紙放在瓶口，若變藍，則滿；b.用蘸有濃鹽酸的玻璃棒接近瓶口，若產生白

煙，則滿。

5.氨的用途

⑴作制冷劑；⑵制氮肥；（3）制硝酸；（4）制純堿；（5）在有機合成工業(yè)中作原料。

【例3】農作物生長發(fā)育需要大量的氮養(yǎng)分，除了可用人工同氮方法（合成氨）獲得氨態(tài)氮外，自然界雷電現(xiàn)象也是一

種固氮途徑，經由雷電固定的氮是硝態(tài)氮（硝酸或硝酸鹽形式），其相關的化學方程式為

,,O

【答案］N2+O2—2NO2NO+O2f2NO23NO2+H20f2HNO3+NO

【例4】【雙選】有關氨的性質的敘述正確的是（AB）

A.氨不能在空氣中燃燒B.氨水呈堿性

C.氨氣和酸相遇都能產生白色煙霧D.在反應NH3+H+-NH4+中，氨失去電子被氧化

【例5】氨氣可以做噴泉實驗，這是利用氨氣（C）

A.很易液化B.密度比空氣小

C.極易溶于水D.能跟水反應

3.錢鹽與化學肥料

(1)錢根離子的結構與錢鹽的定義

H￥

[H!N5H[+[—H]+r

電子式為，結構式為只，空間構型為正四面體型，鍵和鍵之間的夾角為109。28'。

錢鹽是由錢根離子和酸根離子構成的鹽。在NH4+才中存在著共價鍵和配位鍵，形成鏤鹽的離子都是非金屬元素，但鏤

鹽屬于離子晶體,在鏤鹽中存在的化學鍵有：離子鍵、共價鍵和配位鍵。鏤鹽都是晶體，都能溶于

水。

(2)錢鹽的化學性質

1)錢鹽受熱分解

如：NH4C1—f+HC1tNH4HCO3—^-?NH3t+H2Of+CO2t

【注意】①并不是所有的鐵鹽受熱分解都產生N%。

②NH4cl在試管中受熱分解的現(xiàn)象與碘的升華相似。但二者有本質的差別，前者是NH4cl分解后又化合成

NH4CL屬于化學變化過程。而后者是物理變化過程。

(2)鏤鹽與堿的反應

如：(NH4)2SO4+2NaOH―^->Na2SO4+2NH3t+2H2O.

NH4NO3+NaOH->NaNO3+NH3t+H2O。

【注意】錢鹽與堿共熱都能產生N%,這是鐵鹽的共同性質。實驗室利用鐵鹽的這一性質來制取氨氣和驗根離子

的存在。

(3)錢鹽的用途及貯存

1)用途：鏤鹽可作氮肥。常用的氮肥有硝酸鏤(NH4NO3)、硫酸鏤KNH4)2SO4]、碳酸氫鏤(NH4HCO3)和尿素

[(NH2)2CO]等。

2)貯存：密封包裝并放在陰涼通風處。

因為鏤鹽受熱易分解。所以施肥時應將肥料埋在土下并及時灌水，以保證肥效。

【例7】【雙選】下列說法不正確的是(CD)

A.凡是錢鹽均能與苛性鈉共熱產生NH3

B.NH4HCO3受熱分解產生的氣體經堿石灰干燥后可得到純凈的氨氣

C.NH3溶于水后，水溶液中存在大量NH4

D.NH3在空氣中燃燒可產生NO

【例8】將碳酸氫鏤在試管中加熱，使放出的氣體依次通過盛有足量過氧化鈉和水的容器，最后得到的氣體是(A)

A.氧氣B.二氧化碳C.氨氣D.水

【例9】下列各組混合物中，可用加熱方法分離的是（D）

A.碘和氯化鏤B.硝酸鉀與二氧化鋅

C.硫酸鉀和氯酸鉀D.氯化鏤和氯化鉀

5.建立人與自然的和諧關系

（1）氮在自然界中的循環(huán)

（2）硫在自然界中的循環(huán)

陸地中的含硫礦石被風化進入土壤，土壤中的硫可被植物吸收，或隨水流進入海洋。陸地中的硫可隨水流進入大

海，或隨火山爆發(fā)進入大氣。

海洋中的硫可沉積成礦物，也可被生物體吸收。生物體中的硫在生物體死亡、腐敗過程中進入土壤、大氣或海

洋。大氣中的硫可被生物體吸收進入土壤或海洋。

1.【雙選】如圖所示裝置，燒瓶中充滿干燥氣體a,將滴管中的液體b擠入燒瓶內，輕輕振蕩燒瓶，然后打開彈簧夾f,

燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出，最終幾乎充滿燒瓶，則a和b分別是（）

a（干燥氣體）b（液體）

'ANO2H2O

BC()2NaOH溶液

CCl2飽和NaCl溶液

DNH31mol?鹽酸

2.制取氨氣并完成噴泉實驗（下圖中夾持裝置均已略去）。

（1）寫出實驗室制取氨氣的化學方程式：

(2)收集氨氣應使用法，要得到干燥的氨氣可選用作干燥劑。

⑶圖甲裝置進行噴泉實驗，上部燒瓶已裝滿干燥的氨氣，引發(fā)水上噴的操作是,該實驗的原理是

_____________________________O

(4)如果只提供如圖乙所示的裝置，請說明引發(fā)噴泉的方法：o

3.實驗室常用NH4C1和Ca(0H)2加熱制取氨。

(1)寫出反應的化學方程式:

(2)指出右圖裝置中的錯誤之處:

4.設計一個不用任何試劑的實驗方案，將NaHCCh、Na2so4、NH4HCO3、NH4cl四種白色固體____________區(qū)分。

5.下列關于濃HNOs與濃H￡04的敘述正確的是

A.常溫下都可用鐵制容器貯存

B.常溫下都能與銅較快反應

C.露置于空氣中，溶液質量均減輕

D.露置于空氣中，溶液濃度均降低

6.有關硝酸化學性質的敘述中，正確的是

A.稀硝酸使藍色石蕊試紙變紅

B.硝酸能與NazCOs反應，但不生成CO?

C.硝酸可與Na2s反應制得H2s氣體

D.濃硝酸因分解放出的N0?又溶解于硝酸而呈黃色

7.某單質能與濃硝酸反應，若參加反應的單質與硝酸的物質的量之比為1：4,則該元素在反應中所顯示的化合價可能

是

A+1B+2C+3D+4

8.下列反應中HNOs即表現(xiàn)出酸性，又表現(xiàn)出強氧化性的是

A.Fe2O3+HNO3B.Ca(OH)2+HNO3C.C+HNO3D.FeO+HNO3

9.已知鎂和稀硝酸反應時，每有ImolHNOs反應，就有0.8mol電子轉移，此時硝酸的還原產物可能是

A.N0=B.N2OC.NH4NO3D.NO

10.有一瓶Na2sO3溶液，由于它可能部分被氧化，某同學進行如下實驗進行分析。取少量溶液，滴入Ba(N03溶液，產

生白色沉淀，再加入足量稀硝酸，充分振蕩后，仍有白色沉淀。對此實驗下列結論正確的是()

A.Na2s已部分被氧化

B.加入Ba(N03)2溶液后，生成的沉淀中一定有BaS04

C.加硝酸后，不溶性的沉淀可能是BaSO”或者是BaS03

D.此實驗不能確定該Na2s是否已部分被氧化

1.【答案】BD

2.【答案】(l)2NH4Cl+Ca(OH)2—^CaCl2+2NH3t+2H2O

⑵向下排空氣堿石灰(或固體NaOH)

(3)打開止水夾，擠出膠頭滴管中的水氨極易溶于水，致使燒瓶內氣體壓強迅速減小，在外界大氣壓作用下，把燒杯中的

水壓入燒瓶中，從而形成噴泉

(4)打開止水夾，用手(或熱毛巾等)熱敷燒瓶，氨受熱膨脹，趕出玻璃導管內的空氣，氨與水接觸，即形成噴泉(開放

性問題，其他合理答案均可)

3.【答案】(l)2NH4Cl+Ca(OH)2—JCaCL+2NH3t+2H2。⑵發(fā)生反應的試管口向上傾斜，并夾持在離試管底較近處；

在發(fā)生反應的試管中導管伸入太長；用向上排空氣法收集氣體且用塞子；收集氣體的試管中導管伸入太短

4.【答案】用熱分解法區(qū)別。不能分解的是Na2s04,分解后又化合的是NH4cl.分解產生刺激性氣味的是NH4HCO3,

分解生成無色無味氣體的是NaHCO3o

四、課后作業(yè)

1.工業(yè)上用來制取肥料和炸藥的原料是()

A.碳B.硫C.氧氣D.氮氣

2.下列選項屬于氮的同定的是()

A.植物從土壤中吸收含氮養(yǎng)料B.豆科植物把含氮化合物轉變?yōu)榈鞍踪|

C.將氨轉變?yōu)橄跛幔俎D變?yōu)槠渌衔顳.將空氣中的氮氣轉變?yōu)楹衔?/p>

3.檢驗NH4+時，采用加入氫氧化鈉溶液并加熱后用試紙檢驗的方法，正確的操作為()

A.用濕潤的藍色石蕊試紙放在試管口外B.用干燥的紅色石蕊試紙置于管口內GJ-a

C.用濕潤的藍色石蕊試紙置于管口內D.用濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口外.=不

4.如右圖所示，裝置a中充滿干燥的氯氣，將b中濃氨水擠入a中，開始時，a中發(fā)生的反斗二應中有

氧化還原反應：2NH3+3C12-N2+6HC1,同時生成白煙并發(fā)紅光。請回答以下問題：UE

(1)反應中生成的白煙是。.卜二L

(2)反應完成后，將a瓶的導管插入水槽的水面下，并打開止水夾c,觀察到有水吸入a瓶中形成噴泉，當噴泉停止

后，升入a中的水約占a瓶容積的。

(3)標志a瓶中反應全部完成的化學方程式為：。

5.雷雨中常含有微量HNO3,這對農作物生長有利，用化學方程式解釋HNCh的形成過程。

6.某種常見的白色晶體A,與鹽酸反應產生無刺激性氣味的氣體B；將B通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁。若在A

的水溶液中加氫氧化領溶液，則析出白色沉淀C和無色氣體D;D可以使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。加熱同體A,可生

成水、B和D,而且B和D的物質的量之比為1:1。根據以上事實，可以判斷出A是，B是,C是0

加熱同體A生成水、B和D的化學方程式是。

7.現(xiàn)有下列五種化肥：硫鐵、碳錢、硝鏤、氯化鉀和氯化鏤，為了鑒別這五