专题02 氮及其化合物（教材深度精讲）
【核心素养分析】
1.宏观辨识与微观探析：能从物质的类别和元素价态的视角研究氮及其重要化合物的性质，形成“结构决定性质”的观念，能从宏观和微观相结合的视角分析和解决实际问题。
2.变化观念与平衡思想：分析氮及其化合物的化学反应，预测在一定条件下氮及其化合物可能发生的化学变化。
3.证据推理与模型认知：从实验现象中找证据进行推理，认识氮及其化合物的性质。
4.科学探究与创新意识：发现或提出对氮及其化合物有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。
5.科学态度与社会责任：关注氮及其化合物的社会热点问题，认识环境保护的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念。
【知识导图】
【目标导航】
高中考试对本专题内容的考查仍将以氨气、铵盐、一氧化氮、二氧化氮和硝酸等物质的性质为重点，突出考查反应方程式的书写和有关氧化还原反应的计算。其题目新颖、知识覆盖面广、思维跨度大。考查形式灵活多样，题型多变，大多以选择、推断、综合实验、计算题的形式出现。预计今后1.以氨气的还原性为起点命制实验题；2.以硝酸的用途入题考查硝酸的氧化性；3.以氮的化合物对环境的污染为背景，命制环境保护试题；4.用信息题考查其他氮族元素，如磷和砷。从分值上看，选择题6-10分，主观题4-5分。
【重难点精讲】
一、氮气及其氧化物
1.氮的存在及氮的固定
（1）自然固氮（a.雷电固氮：将N2转化NO；b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+）（2）人工固氮：合成氨工业
2.氮气
(1)结构：
A.分子式：N2 B.电子式： C.结构式：N≡N
(2)物理性质：无色、无味的气体，密度比空气略小，在水中溶解度很小（体积比=1：0.02），在压强为101KPa下，氮气在—195.8℃时变成无色液体，氮气分子在—209.9℃时变成雪花状固体，N2空气中N2的体积分数红为0.78。
(3)化学性质
1）通常状况下很难与其它物质发生化学反应
2）在一定条件下，能与一些物质发生化学反应
①与H2反应：N2＋3H22NH3；
②与某些金属反应：3Mg+N2Mg3N2
Mg3N2离子化合物，在水中强烈水解Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑
③与O2反应：在通常情况下，与O2不发生反应，但在放电或高温的条件下能与O2直接化合生成NO。
N2+O22NO（闪电、汽车引擎中发生的反应）
(4)用途：
①文物馆将贵重文物保存在氮气中。
②氮气是合成氨工业的重要原料——合成氨，制化肥，HNO3。
③雷电是自然界重要的固氮方式。
④医疗上，液氮是常见的冷冻剂。
(5)工业制法：
1）分离液态空气：
2）耗氧法：
二、氮的氧化物
1.氮的氧化物的种类
氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5，分别是硝酸、亚硝酸（HNO2）的酸酐。
2.NO和NO2的比较
NO NO2
物
理 性 质 色态味 无色、无味、气体 红棕色、刺激性气味、气体
密度 密度略大于空气 密度比空气大
熔沸点 很低 低，易液化
溶解性 不溶 易溶
化 学 性质 毒性 有毒 有毒
与水 不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO
NO2既是氧化剂，又是还原剂
与碱 不反应 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO＋NO2 ＋2NaOH=2NaNO2 +H2O
氧化性 2NO+2CO=2CO2+N2 2NO2+2KI=I2+2KNO2
还原性 2NO+O2=2NO2
可使KMnO4褪色 可使KMnO4褪色
与O2混合，通入水中 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3
实验室制取 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
收集方法 排水法 向上排空气法
【特别提醒】①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②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)，无色气体变为红棕色。
3.氮的氧化物溶于水的几种情况分析
1）NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O==2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。
2）NO2与O2的混合气体溶于水，由3NO2+H2O==2HNO3+NO及2NO+O2==2NO2，得：
4NO2+O2+2H2O==4HNO3 ，可知，
3）NO和O2同时通入水中时，其反应是2NO+O2==2NO2 ①，3NO2+H2O==2HNO3+NO ②，将①×3+②×2得总反应式为：4NO+3O2+2H2O==4HNO3。
4）NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按情况（1）求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按情况（3）进行计算。
4.氮氧化物对环境的污染及防治
1)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，产生了一种有毒的烟雾。
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,pH值<5.6的雨水为酸雨。
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。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
2)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的混合气体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。
③氨气吸收法：8NH3＋6NO27N2＋12H2O 4NH3＋6NO5N2＋6H2O
5.【实验5-5】二氧化氮被水吸收的实验（必修第二册，P13）
实验装置
实验原理 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO＋O2===2NO2 或 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
实验用品 二氧化氮、氧气、水；试管、水槽。
实验步骤 图5-10所示，左一支50mL的注射器里充入20mLN0，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，观察现象。
实验现象 ①无明显现象 ②注射器中气体由无色变为红棕色，注射器活塞向左移动 ③注射器中气体由红棕色变为无色，注射器活塞继续向左移动
实验结论 ①NO不溶于水 ②NO和O2反应生成红棕色NO2，气体体积减小。 ③NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成，气体体积继续减小。
实验说明 ①以上过程实际是水吸收 NO2制硝酸的原理。 ②NO2的污染可用NaOH溶液处理：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。 ③NO的污染可用NaOH溶液处理（NO不能单独被NaOH溶液吸收）：NO2＋NO＋2NaOH=== 2NaNO2＋H2O。
【思考与讨论P13】参考答案：
发生的反应有：2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；由以上反应可得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，要将NO充分转化为HNO3，可以打开弹簧夹，快速吸入足够多的空气，就可将NO全部转化为HNO3；在工业生产硝酸时，可以使用过量空气，使NO全部转化为HNO3；
三、氨、铵盐
1．氨的分子结构
分子式 电子式 结构式 空间构型 分子极性
NH3 键角107°18′ 三角锥形 极性分子
2.氨的物理性质
通常状况下，氨是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水（常温常压下，体积比为1∶700），氨的水溶液称为氨水。氨在加压下容易液化，液氨气化时吸收大量的热，使周围环境温度急剧降低，工业上可使用液氨作制冷剂。
实验5-6 氨气的喷泉实验（必修第二册，P13）
实验装置
实验原理 氨气极易溶于水（NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH-），导致容器内的气体压强变小，容器 内外产生压强差，外界大气压将水压入从而形成喷泉。
实验用品 氨气、酚酞溶液、水；圆底烧瓶、玻璃管、胶头滴管、烧杯、铁架台。
实验步骤 如图5-11，在干燥的圆底烧瓶里充满氨，用带有玻璃管和滴管（预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯（预先在水里滴入少量酚酞溶液）。打开弹簧夹，挤压滴管，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。
实验说明 ①实验成功的关键：a.装置的气密性要好；b.烧瓶要干燥；c.氨气要充满。 ②若无胶头滴管引发喷泉，可采用热敷法或冷敷法引发喷泉。
3.氨的化学性质
(1)氨与水的反应
NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－
a.氨溶于水得氨水，氨水是混合物，溶液中存在的微粒有三种分子：NH3·H2O、NH3、H2O；三种离子：NH4+、OH－及少量的H+。
b.NH3·H2O为可溶性一元弱碱，具有碱的通性。氨水可使紫色石蕊试液变蓝，故常用湿润的红色石蕊试纸检验NH3的存在。
c.NH3·H2O不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。
【特别提醒】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，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。
(2)氨与酸的反应：氨气与酸反应生成铵盐
NH3+HCl=NH4Cl（白烟）
NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
注：蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。
(3)与盐溶液的反应：一般生成难溶的碱，如氯化铁溶液与氨水反应：Fe3++3NH3·H2O==Fe(OH)3↓+3NH4+
又如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
注：与Cu2+、Zn2+、 Ag+反应先生成沉淀Cu(OH)2、Zn(OH)2、 Ag2O，继续加入NH3·H2O或通入NH3，沉淀溶解，分别生成Cu(NH3)42+、Zn(NH3)42+、 Ag(NH3)2+。
(4)氨的还原性
a．催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O(用于工业制硝酸)。
b．在纯氧中燃烧：4NH3＋3O22N2＋6H2O。
c．与氯气反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl(用于检验Cl2管道泄漏)。
d．与CuO反应：2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O(用于实验室制少量N2)。
4．氨的实验室制法
（1）原理：利用复分解反应强碱制弱碱
2 NH4Cl +Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
（2）药品的选择：
①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下：
铵盐 不选用的理由
NH4NO3 受热分解，会发生爆炸，不安全
(NH4)2SO4 与Ca(OH)2反应时生成CaSO4，反应物呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难清洗
(NH4)2CO3 受热分解会产生CO2，使收集到的NH3不纯
②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且对玻璃仪器腐蚀性较强。
装置：固－固反应加热装置（同制O2）
①发生装置的试管口略向下倾斜；
②加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。
（4）干燥：碱石灰（或固体NaOH、固体CaO）
【特别提醒】不能用浓H2SO4、CaCl2干燥，CaCl2与NH3反应：CaCl2+8NH3= CaCl2·8 NH3。
（5）收集：向下排空气法收集。
收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管应插入接近试管的底部。
（6）验满：
①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。
②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。
（7）尾气吸收：多余的氨要吸收掉（可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球），以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有：
（6）氨气的其它实验室制法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓氨水 NH3·H2ONH3↑＋H2O
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的生成
浓氨水＋固体CaO CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
【思考与讨论P15】参考答案：
（1）可采用以下方法检验试管中已收集满氨气：
①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。
②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。
（2）多余的氨要吸收掉（可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球），以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有：
5.铵盐及NH的检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是离子化合物，铵盐都是白色固体，均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
1)不稳定性
a．NH4Cl受热分解：NH4ClNH3↑＋HCl↑（用于除去或分离铵盐）。
b．NH4HCO3或(NH4)2CO3受热分解：NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O；(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O
c.硝酸铵的分解有四种情况：
①110 ℃时分解：NH4NO3＝HNO3＋NH3↑
②185 ℃～200 ℃分解：NH4NO3＝N2O↑＋2H2O
③230°C以上，同时有弱光：2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O
④在400°C以上时，剧烈分解发生爆炸：4NH4NO3=3N2↑+2NO2↑+8H2O
注：一般情况下写为5NH4NO34N2+2HNO3+9H2O
d.硫酸铵分解两种情况
①硫酸铵在280℃就开始分解,分解产物放出氨气而生成硫酸氢铵（酸式硫酸铵）：(NH4)2SO4=NH3+NH4HSO4；
②513℃时则硫酸铵完全分解,分解放出氨气、氮气、二氧化硫及水：
3(NH4)2SO4=3SO2↑+6H2O+N2↑+4NH3↑
2）与碱反应
a．在稀溶液中不加热：NH＋OH－===NH3·H2O。
b．加热时或浓溶液：NH＋OH－NH3↑＋H2O。
实验5-7 铵根离子的检验（必修第二册，P14）
实验原理 NH＋OH－NH3↑＋H2O，通过NH3使湿润的红色石蕊试纸变蓝来检验NH
实验用品 NH4Cl溶液、NH4NO3溶液、(NH4)2SO4溶液、红色石蕊试纸、NaOH溶液、蒸馏水；试管、胶头滴管。
实验步骤 在NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液的三支试管中分别加入NaOH溶液并加热（注意通风），用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察现象，分析产生现象的原因，写出反应的离子方程式。
实验现象 三支试管都能产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
实验结论 铵盐与强碱反应生成了氨气
实验说明 实验室中，常利用铵盐与强碱反应产生氨这一性质来检验铵根离子的存在和制取氨
(3)NH的检验
未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。
特别提醒：
1．氨是中学阶段所学的唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，利用这一点，可以在推断题中作为解题的突破口。
2．NH3、氨水都不是电解质，氨水中的电解质是NH3·H2O。NH3·H2O是中学阶段唯一一个可溶性的弱碱，也是一个化学式中无OH－的碱。
3．当浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸与浓氨水或氨气接触时，有白烟生成，可以此来检验或验满氨气。
4．氨水中含有三种分子(H2O、NH3·H2O、NH3)和三种离子(OH－、NH、H＋)，其中含量最多的是NH3·H2O，但计算其物质的量浓度和溶质质量分数时，氨水的溶质以NH3代替。
四、典型的氧化性酸——硝酸
1.物理性质
无色，易挥发，具有刺激性气味的液体，易溶于水。浓硝酸常因为溶解有NO2而呈黄色。质量分数为69%的硝酸为常用浓硝酸。98%以上的硝酸称之为发烟硝酸。
2.化学性质
（1）硝酸具有酸的通性
①与金属反应：一般不生成氢气
②与碱性氧化物反应：如CuO、Na2O、Fe2O3等
③与碱反应：Cu(OH)2、NaOH等
④与盐反应：NaHCO3、Na2CO3等
⑤与指示剂反应：浓硝酸可使石蕊先变红后褪色
【特别提醒】在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是：
3FeO+10HNO3(稀)==3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O，而不是FeO+2HNO3 (稀)==Fe(NO3)2+H2O。
(2)不稳定性
硝酸是不稳定性酸，受热或者光照易分解，所以实验室中常用棕色瓶储存硝酸。
4HNO3(浓) 2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(3)强氧化性
由于HNO3中的+5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是+5价氮被还原，故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。硝酸的强氧化性规律：①温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。 ②与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
①浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。
②与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素被氧化成酸性氧化物。如：
C+4HNO3 (浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O，
S+6HNO3 (浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O。
③金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3等。
3Cu+8HNO3（稀）==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3（浓）==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
实验5-8 硝酸与铜的反应（必修第二册，P15）
实验装置
实验原理 Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
实验用品 浓硝酸、稀硝酸、铜丝、氢氧化钠溶液；烧杯、试管、橡胶塞、酒精灯、铁架台。
实验步骤 如图5-14所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触。观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。
实验现象 ①装浓硝酸的试管中铜丝溶解，产生红棕色气体，溶液变蓝 ②装稀硝酸的试管中铜丝溶解，产生无色气体，溶液变蓝
实验结论 浓、稀硝酸都具有强氧化性。
实验说明 ①硝酸几乎能与绝大多数金属（除Au、Pt外）反应，生成高价态金属的硝酸盐，本身一般被还原为NO2或NO。 ②常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化。 ③浓硝酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为 NO2。
④与还原性化合物反应：
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋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：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
特别提醒：
1．质量分数达98%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”，“烟”实为雾(硝酸小液滴)，体现了HNO3的挥发性。
2．浓硝酸能使紫色石蕊溶液变红，加热褪色。在这一反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性，可将红色物质氧化成无色物质。
3．王水：浓HNO3和浓盐酸按体积比为1：3混合即为王水，它的氧化性更强，能溶解Pt、Au等金属。
4．NO在酸性条件下的强氧化性：NO在酸性条件下具有强氧化性，往往作为隐含条件出现在试题中，在解题中往往被忽视而形成易错点。常见的隐含形式有：
(1)在离子共存问题中，NO在酸性条件下不与具有较强还原性的离子如S2－、I－、Fe2＋等大量共存。
(2)SO的检验中不能用HNO3酸化、不能用Ba(NO3)2作沉淀剂，以防止SO的干扰。
(3)向Ba(NO3)2溶液中通入还原性气体SO2可得到BaSO4沉淀。
(4)向Fe(NO3)2溶液中加入非氧化性酸，如盐酸，Fe2＋能被氧化为Fe3＋。
(5)向过量铜与一定量硝酸反应后的混合物中加入非氧化性酸，铜能继续溶解。
(6)向含还原性离子的酸性溶液中加入硝酸盐，还原性离子可被氧化。
【思考与讨论P16】参考答案：
(1)①N2＋3H22NH3、②4NH3+5O24NO+6H2O、③2NO+O2=2NO2、④3NO2+H2O=2HNO3+NO
(2)①N2＋3H22NH3中N2、H2属于非金属单质，NH3属于化合物，为非金属气态氢化物，N2中N为0价，NH3中N为-3价，N2发生还原反应生成NH3；
②4NH3+5O24NO+6H2O中O2属于非金属单质，NH3、NO、H2O属于化合物，NH3为非金属气态氢化物，NO、H2O为非金属氧化物，NH3中N为-3价，NO中N为+2价，NH3发生氧化反应生成NO；
③2NO+O2=2NO2中O2属于非金属单质，NO、NO2属于化合物，为非金属氧化物，NO中N为+2价，NO2中N为+4价，NO发生氧化反应生成NO2；
④3NO2+H2O=2HNO3+NO中NO、NO2属于化合物，为非金属氧化物，HNO3为含氧酸，NO中N为+2价，NO2中N为+4价，HNO3中N为+5价，NO2发生氧化反应生成HNO3，发生还原反应生成NO；
【典题精练】
考点1、考查氮及其的性质和氮的固定
例1.（2022秋·吉林长春·高一长春十一高校考期末）下列关于氮元素说法中，不正确的是
A．工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮
B．闪电时，大气中氮的氧化物的生成属于氮的固定
C．氮元素在自然界有游离态和化合态
D．非金属单质氮气在化学反应中只能作氧化剂
考点2、考查NO、NO2对环境的影响及其治理
例2．（2022春·河南开封·高一统考期末）汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法正确的是
A．反应中NO为氧化剂，为氧化产物
B．NO和必须在催化剂表面才能反应
C．汽车尾气的主要污染成分包括CO、和
D．转化过程的总化学方程式为
考点3、考查氮的氧化物的简单计算
例3．（2023秋·上海·高一华师大二附中校考期末）有mmLNO2、nmLNO、nmLO2(m＞n)混合气体通入过量水，剩余气体体积为
A． B． C． D．
考点4、考查喷泉实验问题分析
例4．（2022春·上海普陀·高一曹杨二中校考期末）常温常压下，1体积水能溶解约700体积。用下图所示装置进行实验，下列说法正确的是
A．挤压滴管并打开止水夹后，观察到烧杯中的水倒吸，产生红色“喷泉”
B．“喷泉”的产生能证明与发生了反应
C．若将换成，也能产生明显的“喷泉”
D．实验后，取出烧瓶中的溶液，测得其，原因是：，
考点5、考查NH3、氨水的主要性质及性质探究
例5．（2023秋·上海浦东新·高一上海市实验学校校考期末）下列关于氨的说法中，错误的是
A．氨与氧气在一定条件下反应表现氨的还原性
B．氨与氯化氢相遇产生白烟
C．无水CaCl2或碱石灰均可以用于干燥氨气
D．液氨可用作制冷剂
考点6、考查氨气的实验室制法
例6．（2023秋·上海浦东新·高一上海市实验学校校考期末）实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是
A．①是氨气发生装置 B．②是氨气吸收装置
C．③是氨气发生装置 D．④是氨气收集、检验装置
考点7、考查铵盐的性质及其检验
例7．（2021春·河北张家口·高一张家口市宣化第一中学校考期中）对于铵盐的描述都正确的是
①都溶于水②都是白色晶体③都有刺激性气味④加热后都有放出⑤与碱混合后加热都有放出⑥都能使红色石蕊试纸变蓝
A．全部 B．①②⑤⑥ C．①②⑤ D．③④⑤
考点8、考查硝酸的性质
例8．（2023·高一课时练习）下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是
A．稀硝酸使红色石蕊试纸变蓝
B．硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2
C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
考点9、考查金属与硝酸反应的计算
例9．（2023秋·山东菏泽·高一山东省鄄城县第一中学校考期末）向200 mL某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法正确的是
A．OA段发生反应的离子方程式为
B．OA段和BC段生成气体的物质的量之比为2∶1
C．溶液中H2SO4与HNO3的物质的量浓度之比为2∶1
D．C点时溶液的溶质为FeSO4和Fe(NO3)2专题02 氮及其化合物（教材深度精讲）
【核心素养分析】
1.宏观辨识与微观探析：能从物质的类别和元素价态的视角研究氮及其重要化合物的性质，形成“结构决定性质”的观念，能从宏观和微观相结合的视角分析和解决实际问题。
2.变化观念与平衡思想：分析氮及其化合物的化学反应，预测在一定条件下氮及其化合物可能发生的化学变化。
3.证据推理与模型认知：从实验现象中找证据进行推理，认识氮及其化合物的性质。
4.科学探究与创新意识：发现或提出对氮及其化合物有探究价值的化学问题，能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论。
5.科学态度与社会责任：关注氮及其化合物的社会热点问题，认识环境保护的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念。
【知识导图】
【目标导航】
高中考试对本专题内容的考查仍将以氨气、铵盐、一氧化氮、二氧化氮和硝酸等物质的性质为重点，突出考查反应方程式的书写和有关氧化还原反应的计算。其题目新颖、知识覆盖面广、思维跨度大。考查形式灵活多样，题型多变，大多以选择、推断、综合实验、计算题的形式出现。预计今后1.以氨气的还原性为起点命制实验题；2.以硝酸的用途入题考查硝酸的氧化性；3.以氮的化合物对环境的污染为背景，命制环境保护试题；4.用信息题考查其他氮族元素，如磷和砷。从分值上看，选择题6-10分，主观题4-5分。
【重难点精讲】
一、氮气及其氧化物
1.氮的存在及氮的固定
（1）自然固氮（a.雷电固氮：将N2转化NO；b.根瘤菌固氮将N2转化NH4+）（2）人工固氮：合成氨工业
2.氮气
(1)结构：
A.分子式：N2 B.电子式： C.结构式：N≡N
(2)物理性质：无色、无味的气体，密度比空气略小，在水中溶解度很小（体积比=1：0.02），在压强为101KPa下，氮气在—195.8℃时变成无色液体，氮气分子在—209.9℃时变成雪花状固体，N2空气中N2的体积分数红为0.78。
(3)化学性质
1）通常状况下很难与其它物质发生化学反应
2）在一定条件下，能与一些物质发生化学反应
①与H2反应：N2＋3H22NH3；
②与某些金属反应：3Mg+N2Mg3N2
Mg3N2离子化合物，在水中强烈水解Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑
③与O2反应：在通常情况下，与O2不发生反应，但在放电或高温的条件下能与O2直接化合生成NO。
N2+O22NO（闪电、汽车引擎中发生的反应）
(4)用途：
①文物馆将贵重文物保存在氮气中。
②氮气是合成氨工业的重要原料——合成氨，制化肥，HNO3。
③雷电是自然界重要的固氮方式。
④医疗上，液氮是常见的冷冻剂。
(5)工业制法：
1）分离液态空气：
2）耗氧法：
二、氮的氧化物
1.氮的氧化物的种类
氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5，分别是硝酸、亚硝酸（HNO2）的酸酐。
2.NO和NO2的比较
NO NO2
物
理 性 质 色态味 无色、无味、气体 红棕色、刺激性气味、气体
密度 密度略大于空气 密度比空气大
熔沸点 很低 低，易液化
溶解性 不溶 易溶
化 学 性质 毒性 有毒 有毒
与水 不反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO
NO2既是氧化剂，又是还原剂
与碱 不反应 2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO＋NO2 ＋2NaOH=2NaNO2 +H2O
氧化性 2NO+2CO=2CO2+N2 2NO2+2KI=I2+2KNO2
还原性 2NO+O2=2NO2
可使KMnO4褪色 可使KMnO4褪色
与O2混合，通入水中 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3
实验室制取 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
收集方法 排水法 向上排空气法
【特别提醒】①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②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)，无色气体变为红棕色。
3.氮的氧化物溶于水的几种情况分析
1）NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O==2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。
2）NO2与O2的混合气体溶于水，由3NO2+H2O==2HNO3+NO及2NO+O2==2NO2，得：
4NO2+O2+2H2O==4HNO3 ，可知，
3）NO和O2同时通入水中时，其反应是2NO+O2==2NO2 ①，3NO2+H2O==2HNO3+NO ②，将①×3+②×2得总反应式为：4NO+3O2+2H2O==4HNO3。
4）NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按情况（1）求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按情况（3）进行计算。
4.氮氧化物对环境的污染及防治
1)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，产生了一种有毒的烟雾。
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,pH值<5.6的雨水为酸雨。
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。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
2)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的混合气体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。
③氨气吸收法：8NH3＋6NO27N2＋12H2O 4NH3＋6NO5N2＋6H2O
5.【实验5-5】二氧化氮被水吸收的实验（必修第二册，P13）
实验装置
实验原理 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO＋O2===2NO2 或 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
实验用品 二氧化氮、氧气、水；试管、水槽。
实验步骤 图5-10所示，左一支50mL的注射器里充入20mLN0，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注射器，观察现象。
实验现象 ①无明显现象 ②注射器中气体由无色变为红棕色，注射器活塞向左移动 ③注射器中气体由红棕色变为无色，注射器活塞继续向左移动
实验结论 ①NO不溶于水 ②NO和O2反应生成红棕色NO2，气体体积减小。 ③NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成，气体体积继续减小。
实验说明 ①以上过程实际是水吸收 NO2制硝酸的原理。 ②NO2的污染可用NaOH溶液处理：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。 ③NO的污染可用NaOH溶液处理（NO不能单独被NaOH溶液吸收）：NO2＋NO＋2NaOH=== 2NaNO2＋H2O。
【思考与讨论P13】参考答案：
发生的反应有：2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；由以上反应可得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，要将NO充分转化为HNO3，可以打开弹簧夹，快速吸入足够多的空气，就可将NO全部转化为HNO3；在工业生产硝酸时，可以使用过量空气，使NO全部转化为HNO3；
三、氨、铵盐
1．氨的分子结构
分子式 电子式 结构式 空间构型 分子极性
NH3 键角107°18′ 三角锥形 极性分子
2.氨的物理性质
通常状况下，氨是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水（常温常压下，体积比为1∶700），氨的水溶液称为氨水。氨在加压下容易液化，液氨气化时吸收大量的热，使周围环境温度急剧降低，工业上可使用液氨作制冷剂。
实验5-6 氨气的喷泉实验（必修第二册，P13）
实验装置
实验原理 氨气极易溶于水（NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH-），导致容器内的气体压强变小，容器 内外产生压强差，外界大气压将水压入从而形成喷泉。
实验用品 氨气、酚酞溶液、水；圆底烧瓶、玻璃管、胶头滴管、烧杯、铁架台。
实验步骤 如图5-11，在干燥的圆底烧瓶里充满氨，用带有玻璃管和滴管（预先吸入水）的塞子塞紧瓶口。倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯（预先在水里滴入少量酚酞溶液）。打开弹簧夹，挤压滴管，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。
实验说明 ①实验成功的关键：a.装置的气密性要好；b.烧瓶要干燥；c.氨气要充满。 ②若无胶头滴管引发喷泉，可采用热敷法或冷敷法引发喷泉。
3.氨的化学性质
(1)氨与水的反应
NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－
a.氨溶于水得氨水，氨水是混合物，溶液中存在的微粒有三种分子：NH3·H2O、NH3、H2O；三种离子：NH4+、OH－及少量的H+。
b.NH3·H2O为可溶性一元弱碱，具有碱的通性。氨水可使紫色石蕊试液变蓝，故常用湿润的红色石蕊试纸检验NH3的存在。
c.NH3·H2O不稳定，易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。
【特别提醒】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，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。
(2)氨与酸的反应：氨气与酸反应生成铵盐
NH3+HCl=NH4Cl（白烟）
NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
注：蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。
(3)与盐溶液的反应：一般生成难溶的碱，如氯化铁溶液与氨水反应：Fe3++3NH3·H2O==Fe(OH)3↓+3NH4+
又如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。
注：与Cu2+、Zn2+、 Ag+反应先生成沉淀Cu(OH)2、Zn(OH)2、 Ag2O，继续加入NH3·H2O或通入NH3，沉淀溶解，分别生成Cu(NH3)42+、Zn(NH3)42+、 Ag(NH3)2+。
(4)氨的还原性
a．催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O(用于工业制硝酸)。
b．在纯氧中燃烧：4NH3＋3O22N2＋6H2O。
c．与氯气反应：2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl(用于检验Cl2管道泄漏)。
d．与CuO反应：2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O(用于实验室制少量N2)。
4．氨的实验室制法
（1）原理：利用复分解反应强碱制弱碱
2 NH4Cl +Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
（2）药品的选择：
①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下：
铵盐 不选用的理由
NH4NO3 受热分解，会发生爆炸，不安全
(NH4)2SO4 与Ca(OH)2反应时生成CaSO4，反应物呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难清洗
(NH4)2CO3 受热分解会产生CO2，使收集到的NH3不纯
②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且对玻璃仪器腐蚀性较强。
装置：固－固反应加热装置（同制O2）
①发生装置的试管口略向下倾斜；
②加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。
（4）干燥：碱石灰（或固体NaOH、固体CaO）
【特别提醒】不能用浓H2SO4、CaCl2干燥，CaCl2与NH3反应：CaCl2+8NH3= CaCl2·8 NH3。
（5）收集：向下排空气法收集。
收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管应插入接近试管的底部。
（6）验满：
①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。
②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。
（7）尾气吸收：多余的氨要吸收掉（可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球），以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有：
（6）氨气的其它实验室制法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓氨水 NH3·H2ONH3↑＋H2O
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的生成
浓氨水＋固体CaO CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
【思考与讨论P15】参考答案：
（1）可采用以下方法检验试管中已收集满氨气：
①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。
②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。
（2）多余的氨要吸收掉（可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球），以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有：
5.铵盐及NH的检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐都是离子化合物，铵盐都是白色固体，均易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
1)不稳定性
a．NH4Cl受热分解：NH4ClNH3↑＋HCl↑（用于除去或分离铵盐）。
b．NH4HCO3或(NH4)2CO3受热分解：NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O；(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O
c.硝酸铵的分解有四种情况：
①110 ℃时分解：NH4NO3＝HNO3＋NH3↑
②185 ℃～200 ℃分解：NH4NO3＝N2O↑＋2H2O
③230°C以上，同时有弱光：2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O
④在400°C以上时，剧烈分解发生爆炸：4NH4NO3=3N2↑+2NO2↑+8H2O
注：一般情况下写为5NH4NO34N2+2HNO3+9H2O
d.硫酸铵分解两种情况
①硫酸铵在280℃就开始分解,分解产物放出氨气而生成硫酸氢铵（酸式硫酸铵）：(NH4)2SO4=NH3+NH4HSO4；
②513℃时则硫酸铵完全分解,分解放出氨气、氮气、二氧化硫及水：
3(NH4)2SO4=3SO2↑+6H2O+N2↑+4NH3↑
2）与碱反应
a．在稀溶液中不加热：NH＋OH－===NH3·H2O。
b．加热时或浓溶液：NH＋OH－NH3↑＋H2O。
实验5-7 铵根离子的检验（必修第二册，P14）
实验原理 NH＋OH－NH3↑＋H2O，通过NH3使湿润的红色石蕊试纸变蓝来检验NH
实验用品 NH4Cl溶液、NH4NO3溶液、(NH4)2SO4溶液、红色石蕊试纸、NaOH溶液、蒸馏水；试管、胶头滴管。
实验步骤 在NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液的三支试管中分别加入NaOH溶液并加热（注意通风），用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察现象，分析产生现象的原因，写出反应的离子方程式。
实验现象 三支试管都能产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
实验结论 铵盐与强碱反应生成了氨气
实验说明 实验室中，常利用铵盐与强碱反应产生氨这一性质来检验铵根离子的存在和制取氨
(3)NH的检验
未知液呈碱性湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。
特别提醒：
1．氨是中学阶段所学的唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，利用这一点，可以在推断题中作为解题的突破口。
2．NH3、氨水都不是电解质，氨水中的电解质是NH3·H2O。NH3·H2O是中学阶段唯一一个可溶性的弱碱，也是一个化学式中无OH－的碱。
3．当浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸与浓氨水或氨气接触时，有白烟生成，可以此来检验或验满氨气。
4．氨水中含有三种分子(H2O、NH3·H2O、NH3)和三种离子(OH－、NH、H＋)，其中含量最多的是NH3·H2O，但计算其物质的量浓度和溶质质量分数时，氨水的溶质以NH3代替。
四、典型的氧化性酸——硝酸
1.物理性质
无色，易挥发，具有刺激性气味的液体，易溶于水。浓硝酸常因为溶解有NO2而呈黄色。质量分数为69%的硝酸为常用浓硝酸。98%以上的硝酸称之为发烟硝酸。
2.化学性质
（1）硝酸具有酸的通性
①与金属反应：一般不生成氢气
②与碱性氧化物反应：如CuO、Na2O、Fe2O3等
③与碱反应：Cu(OH)2、NaOH等
④与盐反应：NaHCO3、Na2CO3等
⑤与指示剂反应：浓硝酸可使石蕊先变红后褪色
【特别提醒】在利用HNO3的酸性时，要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是：
3FeO+10HNO3(稀)==3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O，而不是FeO+2HNO3 (稀)==Fe(NO3)2+H2O。
(2)不稳定性
硝酸是不稳定性酸，受热或者光照易分解，所以实验室中常用棕色瓶储存硝酸。
4HNO3(浓) 2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(3)强氧化性
由于HNO3中的+5价氮元素有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是+5价氮被还原，故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。硝酸的强氧化性规律：①温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。 ②与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
①浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。
②与非金属单质C、S、P等在加热条件下反应，非金属元素被氧化成酸性氧化物。如：
C+4HNO3 (浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O，
S+6HNO3 (浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O。
③金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，极稀HNO3可被还原成NH3，生成NH4NO3等。
3Cu+8HNO3（稀）==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3（浓）==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
实验5-8 硝酸与铜的反应（必修第二册，P15）
实验装置
实验原理 Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
实验用品 浓硝酸、稀硝酸、铜丝、氢氧化钠溶液；烧杯、试管、橡胶塞、酒精灯、铁架台。
实验步骤 如图5-14所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触。观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。
实验现象 ①装浓硝酸的试管中铜丝溶解，产生红棕色气体，溶液变蓝 ②装稀硝酸的试管中铜丝溶解，产生无色气体，溶液变蓝
实验结论 浓、稀硝酸都具有强氧化性。
实验说明 ①硝酸几乎能与绝大多数金属（除Au、Pt外）反应，生成高价态金属的硝酸盐，本身一般被还原为NO2或NO。 ②常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化。 ③浓硝酸可将碳、磷等非金属单质氧化成高价态的氧化物或含氧酸，本身被还原为 NO2。
④与还原性化合物反应：
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋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：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
特别提醒：
1．质量分数达98%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”，“烟”实为雾(硝酸小液滴)，体现了HNO3的挥发性。
2．浓硝酸能使紫色石蕊溶液变红，加热褪色。在这一反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性，可将红色物质氧化成无色物质。
3．王水：浓HNO3和浓盐酸按体积比为1：3混合即为王水，它的氧化性更强，能溶解Pt、Au等金属。
4．NO在酸性条件下的强氧化性：NO在酸性条件下具有强氧化性，往往作为隐含条件出现在试题中，在解题中往往被忽视而形成易错点。常见的隐含形式有：
(1)在离子共存问题中，NO在酸性条件下不与具有较强还原性的离子如S2－、I－、Fe2＋等大量共存。
(2)SO的检验中不能用HNO3酸化、不能用Ba(NO3)2作沉淀剂，以防止SO的干扰。
(3)向Ba(NO3)2溶液中通入还原性气体SO2可得到BaSO4沉淀。
(4)向Fe(NO3)2溶液中加入非氧化性酸，如盐酸，Fe2＋能被氧化为Fe3＋。
(5)向过量铜与一定量硝酸反应后的混合物中加入非氧化性酸，铜能继续溶解。
(6)向含还原性离子的酸性溶液中加入硝酸盐，还原性离子可被氧化。
【思考与讨论P16】参考答案：
(1)①N2＋3H22NH3、②4NH3+5O24NO+6H2O、③2NO+O2=2NO2、④3NO2+H2O=2HNO3+NO
(2)①N2＋3H22NH3中N2、H2属于非金属单质，NH3属于化合物，为非金属气态氢化物，N2中N为0价，NH3中N为-3价，N2发生还原反应生成NH3；
②4NH3+5O24NO+6H2O中O2属于非金属单质，NH3、NO、H2O属于化合物，NH3为非金属气态氢化物，NO、H2O为非金属氧化物，NH3中N为-3价，NO中N为+2价，NH3发生氧化反应生成NO；
③2NO+O2=2NO2中O2属于非金属单质，NO、NO2属于化合物，为非金属氧化物，NO中N为+2价，NO2中N为+4价，NO发生氧化反应生成NO2；
④3NO2+H2O=2HNO3+NO中NO、NO2属于化合物，为非金属氧化物，HNO3为含氧酸，NO中N为+2价，NO2中N为+4价，HNO3中N为+5价，NO2发生氧化反应生成HNO3，发生还原反应生成NO；
【典题精练】
考点1、考查氮及其的性质和氮的固定
例1.（2022秋·吉林长春·高一长春十一高校考期末）下列关于氮元素说法中，不正确的是
A．工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮
B．闪电时，大气中氮的氧化物的生成属于氮的固定
C．氮元素在自然界有游离态和化合态
D．非金属单质氮气在化学反应中只能作氧化剂
【解析】A．氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮的过程，工业上氢气和氮气合成氨属于人工固氮，故A正确；B．闪电时，大气中氮气转化为氮的氧化物属于氮的固定，故B正确；C．氮元素在自然界有游离态(氮气)和化合态(铵态氮和硝态氮等)，故C正确；D．非金属单质氮气在化学反应中能作氧化剂，也能作还原剂，如氮气与氧气反应中，氮气作还原剂，故D错误；故选D。
【答案】D
【特别提醒】1．氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46，也没有纯净NO2和N2O4气体。
2．验证某无色气体是NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。
3．NO2、NO可用碱液处理，如NaOH溶液吸收原理为NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
4．NO2虽然与水反应生成HNO3，但不是硝酸的酸酐。NO2既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。如NO2能使湿润的淀粉－碘化钾试纸变蓝：2NO2＋2KI===2KNO2＋I2。
5．鉴别NO2和溴蒸气常用①AgNO3溶液、②H2O、③CCl4。
考点2、考查NO、NO2对环境的影响及其治理
例2．（2022春·河南开封·高一统考期末）汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法正确的是
A．反应中NO为氧化剂，为氧化产物
B．NO和必须在催化剂表面才能反应
C．汽车尾气的主要污染成分包括CO、和
D．转化过程的总化学方程式为
【解析】A．该反应中，NO生成为N2，N元素化合价降低，则NO是氧化剂，N2是还原产物，故A错误；B．在空气中，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，故B错误；C．有毒的气体对环境有污染，CO、NO都是有毒物质，所以汽车尾气的主要污染成分是CO和NO，无N2，故C错误；D．该反应的反应物是NO、O2、CO，生成物是CO2、N2，反应条件是催化剂，所以该反应方程式，故D正确；故选：D。
【答案】D
【名师归纳】氮氧化物对环境污染的常见类型
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，产生的一种有毒的烟雾。
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。
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。
考点3、考查氮的氧化物的简单计算
例3．（2023秋·上海·高一华师大二附中校考期末）有mmLNO2、nmLNO、nmLO2(m＞n)混合气体通入过量水，剩余气体体积为
A． B． C． D．
【解析】根据方程式可知
假设NO和氧气的反应中氧气不足，则
所以剩余NO的体积为＞0，假设成立。
答案选B。
【答案】B
【方法归纳】氮氧化物与O2、H2O反应的计算方法
(1)电子守恒法：当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
(2)原子守恒法：4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。N(N)∶N(O)小于2∶5 剩余O2大于2∶5 剩余NO等于2∶5 恰好完全反应
考点4、考查喷泉实验问题分析
例4．（2022春·上海普陀·高一曹杨二中校考期末）常温常压下，1体积水能溶解约700体积。用下图所示装置进行实验，下列说法正确的是
A．挤压滴管并打开止水夹后，观察到烧杯中的水倒吸，产生红色“喷泉”
B．“喷泉”的产生能证明与发生了反应
C．若将换成，也能产生明显的“喷泉”
D．实验后，取出烧瓶中的溶液，测得其，原因是：，
【解析】A．该实验中水中未加入酚酞，故不会产生红色“喷泉”，A错误；B．氨气极易溶于水，溶于水后会形成压强差，“喷泉”的产生不能证明与发生了反应，B错误；C．在水中的溶解度远小于，将换成，溶解的量小，压强差也较小，不能产生明显的“喷泉”，C错误；D．氨气溶于水形成一水合氨，一水合氨未弱电解质，在水中电离出氢氧根，其，原因是：，，D正确；答案选D。
【答案】D
【名师归纳】形成喷泉的常见组合及其组合条件
(1)液体是水时，NH3、HCl、SO2、NO2、NO2＋O2等气体均可；液体是NaOH溶液时，Cl2、CO2、H2S、SO2等气体均可。另外SO2和氯水、CH2CH2与溴水等组合也可形成喷泉。
(2)组合条件：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)。产生压强差的方法一般有：一是使烧瓶外气压增大，烧瓶内气压不变；二是使烧瓶外气压不变，烧瓶内气压减小。
考点5、考查NH3、氨水的主要性质及性质探究
例5．（2023秋·上海浦东新·高一上海市实验学校校考期末）下列关于氨的说法中，错误的是
A．氨与氧气在一定条件下反应表现氨的还原性
B．氨与氯化氢相遇产生白烟
C．无水CaCl2或碱石灰均可以用于干燥氨气
D．液氨可用作制冷剂
【解析】A．氨与氧气在一定条件下反应为4NH3+5O24NO+6H2O，N元素化合价升高，表现氨的还原性，选项A正确；B．氨与氯化氢相遇生成固体氯化铵，产生白烟，选项B正确；C．CaCl2能与氨气反应生成CaCl2·8NH3，无水CaCl2不能可以用于干燥氨气，氨气可用碱石灰干燥，选项C错误；D．液氨易液化，可用作制冷剂，选项D正确；答案选C。
【答案】C
【误区警示】理解NH3性质应注意的问题
(1)NH3是中学化学中唯一的碱性气体，可在推断题中作为解题的突破口，确定NH3的存在。
(2)氨水的成分是三分子：NH3、NH3·H2O、H2O；三离子：NH、OH－、H＋，氨水呈弱碱性。计算氨水浓度时，溶质视为NH3。
考点6、考查氨气的实验室制法
例6．（2023秋·上海浦东新·高一上海市实验学校校考期末）实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是
A．①是氨气发生装置 B．②是氨气吸收装置
C．③是氨气发生装置 D．④是氨气收集、检验装置
【解析】A．①装置NH4Cl加热分解生成HCl和NH3，在试管口处NH3和HCl气体遇冷会再反应生成NH4Cl，收集不到NH3，A错误；B．NH3极易溶于水，NH3溶解导致导气管中气体压强减小而引发倒吸现象，因此②不能用于NH3的吸收，②装置，防倒吸装置中漏斗口与液面应接触，但插入液面之下不能防止倒吸，B错误；C．③装置用浓氨水加热可分解制得NH3，C正确；D．由于NH3的密度比空气小，因此收集NH3可以采用向下排空气法，为防止空气对流应在试管口塞一团棉花，D错误；故合理选项是C。
【答案】C
【名师归纳】NH3制取实验中3个方面的创新
(1)NH3制取原理的创新：实验室制取少量NH3，可不用铵盐和碱混合共热，而采用常温下将浓氨水滴加到固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)上，来制取NH3。
(2)NH3制取装置的创新：
(3)NH3吸收装置的创新
考点7、考查铵盐的性质及其检验
例7．（2021春·河北张家口·高一张家口市宣化第一中学校考期中）对于铵盐的描述都正确的是
①都溶于水②都是白色晶体③都有刺激性气味④加热后都有放出⑤与碱混合后加热都有放出⑥都能使红色石蕊试纸变蓝
A．全部 B．①②⑤⑥ C．①②⑤ D．③④⑤
【解析】①铵盐都易溶于水，故①正确；②铵盐都是白色晶体，故②正确；③所有铵盐为固体，不具有氨的刺激性气味，故③错误；④大多数铵盐分解生成氨气，部分铵盐分解生成氮气或者其他氮的化合物，故④错误；⑤铵盐中铵根离子能与碱反应，受热放出氨气，故⑤正确；⑥铵盐不一定显碱性，如氯化铵显酸性，不能使红色石蕊试纸变蓝，故⑥错误；故选C。
【答案】C
【规范答题】铵盐(NH)检验的两答题模板
考点8、考查硝酸的性质
例8．（2023·高一课时练习）下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是
A．稀硝酸使红色石蕊试纸变蓝
B．硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2
C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
【解析】A．稀硝酸显酸性，不可能使红色石蕊试纸变蓝，故A错误；B．发生复分解反应，可以生成CO2，故B错误；C．HNO3有强氧化性，可以氧化H2S气体，不能用于制取H2S，故C错误；D．NO2呈红棕色，浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色，故D正确；故选D。
【答案】D
【名师归纳】硝酸与金属、非金属的反应规律
(1)硝酸与金属反应的规律
①HNO3与金属反应不能产生H2。
②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。
③硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。
(2)硝酸与非金属反应的规律
①浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物，二氧化氮和水。
②与非金属反应，硝酸表现强氧化性，不表现酸性。
考点9、考查金属与硝酸反应的计算
例9．（2023秋·山东菏泽·高一山东省鄄城县第一中学校考期末）向200 mL某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法正确的是
A．OA段发生反应的离子方程式为
B．OA段和BC段生成气体的物质的量之比为2∶1
C．溶液中H2SO4与HNO3的物质的量浓度之比为2∶1
D．C点时溶液的溶质为FeSO4和Fe(NO3)2
【解析】A．根据图示OA段发生反应，AB段发生反应，BC段发生反应，A项错误；B．OA 段，生成气体的物质的量为0.2 mol，BC段，生成气体的物质的量为0.1 mol，OA段和BC段生成气体的物质的量之比为2∶1，B项正确；C．溶液中，则，溶液中，则，，溶液中，H2SO4与HNO3的物质的量浓度之比为2∶1，C项正确；D．C点时溶液的溶质为FeSO4，D项错误；故答案为：BC。
【答案】BC
【方法归纳】HNO3与金属反应的计算的思维模型{
