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复习学案 氮及其化合物
复习重点 袁盛灿
1．了解氮元素单质及其化合物的主要性质及应用。
2．了解氮元素单质及其化合物对环境质量的影响。
3．重要物质：N2、NO、NO2、NH3、铵盐、浓硝酸、稀硝酸。
知识梳理
一、氮族元素 1．氮族元素：
包括氮（ ）磷（ ）砷（ ）锑（ ）铋（ ）五种元素，最外层有 个电子，电子层数不同。
2．氮族元素性质比较： 在周期表中从上到下性质相似，最高价态为 ，负价为 ，Sb、Bi无负价；最高价氧化物水化物（ 或 ）呈酸性。但非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，从非金属元素逐渐过渡过金属元素。具体表现为：如氢化物的稳定性 、最高价氧化物水化物的酸性 等；这是由于它们的原子中最外层都有5个电子（性质相似），而在周期表中按从上到下的顺序 （得电子能力逐渐 ，失电子能力逐渐 ）引起的。
例1：下列各项性质的递变规律错误的是
A. 沸点：NH3 > PH3 > AsH3 B. 非金属性：N > P > As
C. 还原性：AsH3 > PH3 > NH3 D. 酸性：HNO3 > H3PO4 > H3AsO4
考点1 氮的氧化物
1.氮元素有＋1、＋2、＋3、＋４、＋5等五种正价态，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。NO是一种 色还原性较强的气体，易被O2氧化生成 ，NO2是一种 色的易溶于水且与水反应的气体，氧化性强，能氧化SO2，能使湿润的KI－淀粉试纸变 。
2.NO、NO2都是大气污染物，空气中NO、NO2主要来自石油产品和煤燃烧、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气。其中空气中的NO2是造成 的主要因素。
3．NO、NO2的制法 （1）NO的实验室制法
①原理：
②装置：铁架台、铁夹、铁圈、烧瓶、分液漏斗、胶塞、导管等 ③收集：
④检验：无色气体和空气接触立即变红棕色
（2）NO2的实验室制法 ①原理：
②装置：锥形瓶(或烧瓶)、分液漏斗、带导管胶塞 ③收集：
[特别提醒]：通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生2NO2N2O4反应。由于此可逆反应的发生，通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际值，或在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要小。此外涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等要考虑此反应。因而可逆反应2NO2N2O4在解化学题中有很重要的应用。
[例1] 最新研究表明：NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是（ ）A．NO是一种红棕色的气体 B．常温常压下，NO不能与空气中氧气直接化合
C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相 D．NO易溶于水，不能用排水法收集
（2）氮氧化物溶于水计算方法 涉及的可能相关化学反应方程式分别为：
① ②
③ ④
【例2】将30mL NO2和O2的混合气体通入倒置于水槽装满水的量筒中，充分反应后，量筒内剩余5 mL气体，则原混合气体的组成是 （ ）
A.NO2：20 mL O2：10 mL B. NO2：27 mL O2：3 mL
C.NO2：15mL O2：15 mL D. NO2： 25 mL O2：15 mL
【例3】一支容积为24 mL的大试管，充满了N2、NO2和O2的混合气体，把试管倒置于水中，轻轻振荡，水进入试管后，试管内还含有10 mL气体，再充入3.5 mL O2，再轻轻振荡试管，水又进入试管，最终试管内还有10 mL气体，问：
①实验中试管内第一次余下的气体是 ②实验中试管内第二次余下的气体是
③求试管中原混合气体的体积组成
考点2 氨的性质与铵盐 1．氨的物理性质 
氨气为 色、有 气味的气体，比空气轻，易液化， 溶于水，氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度 ，密度 。
2．氨的化学性质；
（1）与水反应，溶液呈碱性：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
氨水中所含有微粒： ，氨水中溶质通常看作为 ，而不是 。
（2）与酸反应
NH3+HNO3 HCl+NH3 H2SO4+2NH3
氨气与氯化氢相遇便产生 ，可用于NH3与HCl的相互检验。
（3）还原性
NH3分子中氮元素呈－3价，具有还原性，能在一定条件下与O2、Cl2、CuO等反应，被它们氧化：
3．氨气的实验室制法
（1）原理：固态铵盐与碱加热反应：
（2）发生装置：固+固+加热型，与制备 气体相似；
（3）收集： 。
（4）干燥：在干燥管中盛放 作干燥剂。不能用浓硫酸、P2O5、无水氯化钙作干燥剂，因CaCl2吸收氨气生成CaCl2·8NH3。
（5）验满：a．
[特别提醒]：①制氨气所用铵盐不能用硝铵、碳铵。因加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；而碳铵受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有较多的CO2杂质。②消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是：a、NaOH、KOH具有吸湿性、易结块，不利于产生NH3；b、在高温下能腐蚀大试管。③因氨气比空气轻，易与空气发生对流，所以收集时，导气管应插入收集气体的试管底部附近，管口塞一团干燥的棉花团，来防止NH3与空气对流，确保收集到纯净的氨气。④制备NH3也可以通过加热浓氨水的方法，利用NH3·H2ONH3↑+H2O原理制备。也可以利用往浓氨水中加入烧碱制备，原理：烧碱溶于水为放热反应，促进NH3·H2O的分解，增大c(OH-)使上述可逆反应向左移动，而产生NH3。
[例2]都能用右图所示装置进行喷泉实验的一组气体是（注：烧杯内为NaOH溶液） （ ）A．HCl和CO2 B．NH3和CH4 C．SO2和CO D．NO2和NO
3.铵盐的性质 1）物理性质
2）化学性质 a.热解
b.碱解
c.水解
3）铵根离子的检验

考点3 硝酸的强氧化性
硝酸不论浓稀都具有强氧化性，主要有以下几个方面体现：
1．金属与硝酸反应，不论金属活泼与否，也不论硝酸的浓度大小，一般 氢气放出。这是因为： 。
2．金属活动顺序表中，较不活泼的金属（如铜、银等）都能和硝酸反应，一般浓硝酸被还原为 , 稀硝酸被还原为 ，金属则变为相应的 。这类反应中硝酸只有一部分体现 被还原，另一部分体现 生成硝酸盐。Ag+2HNO3(浓) 3Ag+4HNO3(稀)
3．铁、铝常温下遇浓硝酸，由于浓硝酸具有 ，所以在金属的表面形成一层 ，阻止反应继续进行，这个过程叫 。所以可用铁、铝容器装运浓硝酸（或浓硫酸）。
4．非金属（如碳、硫等）也可以和浓硝酸发生反应，非金属被 ，硝酸完全被还原成 。这和金属与硝酸的反应不同，在有关判断及计算题中应该注意。
C+4HNO3 S+6HNO3(浓)
5．浓硝酸和浓盐酸按1:3的 比组成的混合物叫 ，它能溶解惰性金属铂、金，这也是硝酸强氧化性的体现。此外，硝酸还可以氧化很多还原性化合物，如：S2-、SO32-、I-、Fe2+等
特别提醒]：有硝酸参与的氧化还原反应的计算：（1）单质与硝酸的反应，分析讨论是金属还是非金属，若为金属参加的反应硝酸分为两部分，一部分作氧化剂，另一部分起酸性生成硝酸盐，应先确定未被还原的硝酸，再由电子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时，硝酸全部被还原。（2）Cu与HNO3的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小，产物由NO2变成NO，最终为混合气体。可以这样理解并分析：反应的硝酸在产物中共三部分：
Cu(NO3)2 HNO3—
可以看出：被还原的硝酸无论生成NO还是NO2均为一个N原子与一个HNO3的比例关系，即：被还原的硝酸与气体的物质的量相等。而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的硝酸盐〔如Cu (NO3)2〕，一个金属离子与金属离子最高价数个HNO3成比例关系，即未被还原的HNO3与金属离子的最高价态数相等。
[例3] 某兴趣小组设计出右图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。
（1）实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c。其目的是 。
（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸。c中反应的化学方程式是
。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是 。
方案
反应物
甲
Cu、浓HNO3
乙
Cu、稀HNO3
丙
Cu、O2、稀HNO3
（3）右表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是 。理由是_____________。
（4）该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2。操作步骤为 ，实验现象为 ；但此实验的不足之处是 。
关于硝酸的计算
【例1】某单质能与浓硝酸反应，若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1：4，则该元素在反应中所显示的化合价可能是 （ ）
A ＋1 B ＋2 C ＋3 D ＋4
【例2】某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只产生单一的还原产物。当参加反应的单质与被还原的硝酸的物质的量之比为2∶1时，还原产物是 （ ）
A．NO2 B．NO C．N2O D．N2
【例3】已知镁和稀硝酸反应时，每有1mol HNO3反应，就有0.8mol电子转移，此时硝酸的还原产物可能是 （ ）
A．NO2 B．N2O C．NH4NO3 D．NO
【例4】1.92g铜和一定量的浓硝酸反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色也逐渐变浅。当铜反应完毕时，共收集到气体体积为1.12L（标况）。求反应中消耗的HNO3的物质的量。
【例5】Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O，当NO2和NO的物质的量之比为1∶1时，实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为（ ）
A．1∶7 B．1∶9 C．1∶5 D．2∶9
【例6】0.05mol铜与30.0mL10.0mol/L的硝酸反应时，生成的产物有NO和NO2。若反应后溶液中有amolH+，则此时溶液中有 molNO3-。
【例7】为了测定某铜银合金的成分。将30.0g合金完全溶于80ml 13.5mol/L的浓HNO3中，待合金完全溶解后，收集到气体6.72L（标准状况），并测得溶液中氢离子浓度为1mol/L。假设反应后溶液的体积仍为80ml。试计算：
（1）被还原的硝酸的物质的量。 （2）合金中银的质量分数。
总结：涉及硝酸的计算，其实质是氧化还原反应的计算，应紧紧抓住两个守恒关系：
电子得失守恒 物质的量守恒（特定原子的守恒关系） 【课后习题】
1、铜粉放入稀硫酸中，加热后无明显现象发生。当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该物质是 （ ） A．Al2(SO4)3 B．Na2CO3 C．KNO3 D．FeSO4
2、将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积11.2L（体积均在相同条件下测定），则该氮氧化合物的化学式为 （ ）
A．NO2 B．N2O2 C．N2O D．N2O4
3、1.92g铜投入一定量浓HNO3中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到672mL气体（标况）。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水中，则通入O2的体积是 （ ） A．504mL B．168mL C．336mL D．224mL
4、有一无色干燥的混合气体，可能是由HCl、NO、NO2、CO2、NH3、H2、O2、Cl2中的几种混合而成。根据①将混合气体通过浓硫酸时，气体体积明显减小 ②再通入过量碱石灰时，体积又明显减小 ③剩余气体接触空气时，立即变为红色。可得：混合气体中一定存在_________ __，一定不存在______________，可能存在_______ _____