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专题 3.10 氮族考试方向氮及其化合物的有关知识是每年高考的必考内容。其中有关氮的氧化物的计算、金属与硝酸反应的相关计算、物质的推断和检验、以工业、农业生产为背景，有关氮的化合物的实验探究和评价，是高考考查的重点，2014年高考对此部分的考查将保持不变。内容要点注意：（1）氮的氧化物都是大气污染物。（2）空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。（3）空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。（4）NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。（5）液氨和氨水有哪些区别液氨氨水形成氨气液化氨气溶于水物质分类纯净物混合物微粒种类NH3NH3、NH3H2O、H、H2O、NH4+、OH-存在条件常温常压下不能存在常温常压下可存在内容要点一、有关氮的氧化物计算题的守恒解题方法氮的氧化物：氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶能溶化学性质与O2反应2NOO22NO2与H2O反应3NO2H2O2HNO3NO实验室制法3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2OCu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O与人体、环境的关系与血红蛋白结合使人中毒转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾方法技巧：（1）原子守恒法（关系式法）：NO和O2混合气体通入水中：由2NOO22NO2和3NO2H2O2HNO3NO得总反应为4NO3O22H2O4HNO3，因此当体积比V(NO)V(O2)NO2和O2混合气体通入水中：由3NO2H2O2HNO3NO和2NOO22NO2得总反应为4NO2O22H2O4HNO3，因此当体积比V(NO2)V(O2)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中：先按3NO2H2O2HNO3NO计算出生成的NO体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按计算。（2）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。这是得失电子守恒法解答此类题目的依据。（3）NO、NO2混合气体与NaOH溶液反应时的N守恒，发生如下反应2 NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O，NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O。则当V(NO)V(NO2)时，只发生反应反应后剩余NO，体积为V(NO)原V(NO2)；当V(NO2)V(NO)时，反应和都发生，最后无气体剩余。内容要点二、氨气及铵盐1、氨分子性质：（1）物理性质：氨气是无色有刺激性气味的气体，易液化可作制冷剂。极易溶于水，常温、常压下，1体积的水可溶解700体积的氨气。（2）氨的化学性质：与水的反应：NH3H2ONH3H2ONHOH，氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有NH3H2O、NH3、H2O、NH、OH、H。氨水为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：NH3H2O NH3H2O。氨气与酸反应：a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。化学方程式为HClNH3NH4Cl、NH3HNO3NH4NO3。b.与CO2等酸性氧化物反应：NH3CO2H2ONH4HCO3或2NH3CO2H2O(NH4)2CO3。NH3的还原性氨的催化氧化：化学方程式：4NH35O24NO6H2O。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Fe33NH3H2OFe(OH)33NHAlCl3溶液生成白色沉淀Al33NH3H2OAl(OH)33NH（3）氨气的实验室制取：加热固态铵盐和碱的混合物：反应原理：2NH4Ca(OH)2CaCl22H2O2NH3。反应装置：固体固体气体（与用KClO3和MnO2或KMnO4制取O2的装置相同)。净化装置：用碱石灰干燥。收集装置：向下排空气法。验满方法：用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色；将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生。尾气处理：收集时，一般在管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减少氨气与空气的对流速度，收集到纯净的空气。也可以直接用浓硫酸吸收多余的氨气，但需要用倒置的漏斗，以及防止倒吸（如图所示。2、铵盐及NH4+的检验（1）铵盐的物理性质：铵盐都是白色固体，均易溶于水。（2）铵盐的化学性质：不稳定性：铵盐受热易分解，NH4ClNH3HCl、NH4HCO3NH3H2OCO2。与碱溶液反应：在稀溶液中不加热：NH4OHNH3H2O。加热或浓溶液：NH4OHH2ONH3。铵盐固体与强碱反应：2NH4Ca(OH)2CaCl22H2O2NH3。（3）NH4+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。方法技巧：1、喷泉实验的形成原理：（1）形成喷泉的原理：形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。（2）常见喷泉的形成主要有以下两类：极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉；酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。（3）喷泉实验成功的关键：盛气体的烧瓶必须干燥；气体要充满烧瓶；烧瓶不能漏气(实验前应先检查装置的气密性)；所用气体能大量溶于所用液体或气体与液体快速反应。（4）常见的喷泉实验装置：喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷，为此可设计多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷、生成气体、发生气体体积减小的反应等)来使喷泉产生。装置I：打开止水夹，即可使少量的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。装置：挤压气球，即可使少量的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。装置：去掉了胶头滴管。打开止水夹，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉。(开放性问题，或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水)。装置：在锥形瓶中加入能产生气体的物质，使锥形瓶内气体的压强明显增大，将液体压入烧瓶而产生喷泉。装置：在水槽中加入使水温度升高的物质，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。装置：烧瓶中通入H2S(或SO2)，然后通入SO2(或H2S)，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液喷到烧瓶内。2、实验室制取氨气的其他方法：方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3H2ONH3H2O浓氨水固体NaOHNaOH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CaOCaO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NH3H2OCaONH3Ca(OH)23、防倒吸装置：易溶于水的气体（HCl、HBr、NH3）进行尾气吸收时均需要使用防倒吸装置：内容要点三、硝酸1、物理性质：硝酸是无色易挥发的液体，有刺激性气味，与水互溶。2、化学性质：（1）具有酸的通性：稀硝酸能使紫色石蕊试液变红色，浓硝酸能使石蕊试液先变红色色，微热后褪色。（2）不稳定性：硝酸见光易分解，硝酸浓度越高越易分解：4HNO32H2O4NO2O2。注意：硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致，所以消除的方法是通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2O22H2O 4HNO3。保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。（3）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。与金属反应：稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2O；浓硝酸与铜反应：Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O。与非金属反应：如浓硝酸与C的反应为 C4HNO3(浓) CO24NO22H2O。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。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为3Fe24HNO33Fe3NO2H2O。王水：由浓硝酸与浓盐酸按体积比13混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。方法技巧：1、涉及HNO3的离子反应常见的易错问题：（1）忽视NO3-在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO3-不能与Fe2、I、SO32、S2、Br等还原性较强的离子大量共存。（2）在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单的写成复分解反应。2、金属与硝酸反应计算题：（1）思维模型：（2）计算中的守恒思想的应用：原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO3-的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。得失电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。电荷守恒法：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH)则有：c(NO3-)c(H)nc(Mn)(Mn代表金属离子)。离子方程式计算法：金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO3-在H2SO4提供H的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H或NO3-进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。3、性质实验方案的设计模板：（1）探索性实验方案的设计程序为物质实验事实科学抽象结论。（2）验证性质实验方案设计程序为物质性质推测实验验证结论。（3）现象描述答题模板：全面描述现象的程序“海、陆、空”。“海”溶液有什么变化；“陆”固体有什么变化；“空”气体有什么变化。规范描述现象的答题模板：如颜色：由(具体颜色)变为(具体颜色)；气体：溶液中产生(颜色)的气泡，(或)在固体表面产生(颜色)气泡；沉淀：在(颜色)溶液中产生(颜色)的沉淀(浑浊)。经典题例析 【例1】【2015北京卷】下列关于自然界中氮循环（如右图）的说法不正确的是（ ）A氮元素均被氧化B工业合成氨属于人工固氮C含氮无机物和含氮有机物可相互转化D碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环【答案】A【考点定位】非金属元素氮的物理和化学性质，涉及氮的固定、氧化还原反应等知识【名师点晴】考查自然界中氮的循环，自然界中氮的存在形态多种多样，除N2、NH3、NOx、铵盐、硝酸盐等无机物外，还可以蛋白质等有机物形态存在，氮的循环中氮元素可被氧化也可能发生还原反应，判断的依据主要是看变化过程中氮元素的化合价的变化情况，要明确化合价升高被氧化，化合价降低被还原。【例2】下列关系中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他反应产物及反应所需条件均已略去)，当X是强碱时，过量的B跟Cl2反应除生成C外，另一产物是盐酸盐。ABCDEF下列说法中不正确的是()A当X是强酸时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F可能是H2SO4B当X是强碱时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F是HNO3CB与Cl2的反应是氧化还原反应D当X是强酸时,C在常温下是气态单质【答案】D【考点定位】本题考查考查S和N元素及其化合物转化的有关判断【名师点晴】本题考查无机物的推断，题目难度中等，此类题的解答一般有以下步骤：思维起点的选择：思维起点是指开始时的思维指向、思维对象或思维角度，推断题中的思维起点应是最具特征的某个条件（包括文字叙述或某个变化过程）；思维过程的展开：解题者在确定思维起点的基础上，利用题目所给信息，结合已有的化学知识和解题经验，不断地缩小问题状态与目标状态的距离；思维过程的检验：将上述思维过程的结果代入题中，检查一下是否符合题中条件；本题可从X是强碱时与A生成的B是气态氢化物NH3，展开思维的空间，寻找目标答案。【例3】下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验，能达到实验目的的是A用装置甲制备氨气 B用装置乙除去氨气中少量水C用装置丙收集氨气 D用装置丁吸收多余的氨气【答案】D【解析】试题分析：A、用氯化铵和氢氧化钙固体共热制氨气，试管口应略向下倾斜，错误；B、氨气与浓硫酸反应生成硫酸铵，不能用浓硫酸干燥氨气，错误；C、收集氨气的烧瓶不应密闭，错误；D、氨气极易溶于水，吸收氨气要注意防倒吸，可用丁装置，正确。【考点定位】本题主要是考查化学实验基本操作，实验方案的评价，氨气的制备和性质。【名师点晴】1、实验室典型的气体发生装置：；2、NH3的两种制法（1）加热浓氨水反应原理：NH3H2ONH3H2O。装置如图：（2）浓氨水中加入固态碱性物质反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3H2ONH3H2ONH4+OH，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3H2O的分解。装置如图：【例4】1.92 g Cu投入一定量的浓HNO3溶液中，Cu完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下的气体672 mL，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水，则通入的氧气的体积为A504 mL B336 mL C224 mL D168 mL【答案】B【解析】试题分析：1.92gCu的物质的量是1.92g/64g/mol=0.03mol，Cu与硝酸反应产生的气体与水、氧气又恰好反应生成硝酸，相当于在该反应中，Cu与氧气恰好完全反应。根据得失电子守恒规律，0.03molCu共失去0.03mol2=0.06mol电子，设通入氧气的物质的量是x，则氧气得到电子的物质的量是4x=0.06mol，所以x=0.015mol，标准状况下的体积是0.015mol22.4L/mol=0.336L=336mL，答案选B。【考点定位】本题主要是考查Cu与硝酸反应的计算【名师点晴】有关氧化还原反应的计算题，往往采用电子守恒法进行计算，这样可以化繁为简，提高学习效率。跟踪训练1【2015新课标卷】我国清代本草纲目拾遗中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指（ ）A氨水 B 硝酸 C醋 D卤水【答案】B【解析】 根据所给四种物质的氧化性的强弱可判断，该强水为硝酸，硝酸具有强氧化性，可溶解大部分金属。答案选B。【考点定位】本题考查历史背景下的化学知识，核心考点为元素化合物知识。难度为容易等级【名师点晴】我国古籍中有一些古人对化学知识的初步认识。结合高中化学知识考查对古籍中描述的物质进行辨识，这种考法可能会延续几年。本草纲目、淮南万毕术等古籍中描述的化学物质和化学反应可以适当关注。2甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转化关系：（部分反应物，产物略去）。下列有关物质的推断正确的是( )A若甲为HNO3，则丁可能是Fe B若甲为AlCl3，则丁可能是氨水C若甲为焦炭，则丁可能是SiO2 D若甲为NaOH溶液，则丁可能是Cl2【答案】A【考点定位】本题主要是考查无机推断【名师点睛】抓住反应特征是解决无机推断常用的技巧。特征网络有：特征网络：（1）与物质的量有关的反应有：1.硝酸银和少量氨水反应生成氢氧化银沉淀，和过量氨水反应生成银氨溶液。2.氢氧化钠和少量氯化铝反应生成偏铝酸钠和氯化钠，和过量的氯化铝反应生成氢氧化铝沉淀。3.盐酸和少量偏铝酸钠反应生成氯化铝和氯化钠，和过量的偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀。4.碳酸钠和少量盐酸反应生成碳酸氢钠和氯化钠，和过量盐酸反应生成氯化钠和二氧化碳和水。5.铁和少量硝酸反应生成硝酸亚铁，和过量硝酸反应生成硝酸铁。3下列关于Cl、N、S等非金属元素单质及其化合物的说法正确的是（ ）A漂白粉的成分是次氯酸钙B实验室可用浓硫酸干燥硫化氢C将浓氨水滴到氢氧化钠固体中可以制取氨气D单质氯气及单质硫与铁反应生成的产物中，铁的化合价相同【答案】C考点：浓硫酸的用途，氨气的制取，非金属单质的性质。4下列物质的转化在给定条件下均能通过一步反应实现的是【答案】C【考点定位】本题主要是考查元素化合物知识，主要是钠、铝、硫、氮的重要化合物。【名师点晴】本题主要考查元素化合物的性质与相互转化、侯德榜制碱法、工业制硫酸等，难度中等，注意侯德榜制碱法应先通氨气，后通二氧化碳，二氧化碳的溶解度不大，先通二氧化碳产生的碳酸氢根的浓度较小。5下列实验过程中始终无明显现象的是（ ）A将CO2通入CaCl2溶液中 B将SO2通入Ba(NO3)2溶液中C将NO2通入FeSO4溶液中 D将NH3通入AlCl3溶液中【答案】A【解析】试题分析：A由于酸性HClH2CO3，所以将CO2通入CaCl2溶液中，始终无任何明显现象反应，正确；B将SO2通入Ba(NO3)2溶液中，由于SO2有还原性，在酸性条件下，H+、NO3-起硝酸的作用表现强的氧化性，二者会发生氧化还原反应：3SO2+2H2O+3Ba2+2NO3-=3BaSO4 +2NO+4H+,会观察到产生白色沉淀，同时产生一种无色气体，该气体遇空气变为红棕色，错误；C将NO2通入FeSO4溶液中，发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+ NO ；4H+NO3-+3Fe2+=3Fe3+2H2O+NO，因此会看到溶液变为黄色，同时产生无色气体，错误；D将NH3通入AlCl3溶液中，发生反应：3NH3+3H2O+AlCl3=Al(OH)3+3NH4Cl，产生白色沉淀，错误。【考点定位】考查化学反应现象正误判断的知识。【名师点睛】物质混合发生的现象与物质的性质有关。如酸性HClH2CO3，因此把CO2通入CaCl2溶液中，就不会发生反应，也就不能看到有任何实验现象；将SO2通入Ba(NO3)2溶液中，由于SO2容易溶于水发生反应产生H2SO3，H2SO3电离使溶液显酸性，在酸性条件下，H+、NO3-起硝酸的作用，表现强的氧化性，而H2SO3有还原性，因此会发生氧化还原反应，使H2SO3转化为H2SO4，H2SO4电离产生SO42-与溶液中的Ba2+结合形成难溶性的BaSO4白色沉淀若只考虑酸性HNO3H2SO3,忽略了硝酸的氧化性、亚硫酸的还原性，则上述物质混合现象与选项A相同；NO2能够溶于水，与水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO, HNO3有强的氧化性，而Fe2+具有还原性，溶液被氧化变为Fe3+，使溶液变为黄色；氨气溶于水形成弱碱一水合氨，一水合氨与AlCl3在溶液中发生复分解反应产生氢氧化铝沉淀，由于氢氧化铝是两性氢氧化物，只能与强碱反应变为可溶性偏铝酸盐；一水合氨是弱碱，不能与氢氧化铝发生反应而导致沉淀溶解。如果没有掌握一水合氨是弱碱，可能会导致错误的认为显反应产生沉淀，当氨气过量时沉淀溶液，溶液变为澄清的判断。因此物质及化合物的性质一定要掌握准确、牢固，并要会灵活应用。6用下列实验装置和方法进行相应实验，能达到实验目的的是A用甲装置制干燥的氨气B用乙装置收集并测量Cu与浓硝酸反应产生的气体及体积C用丙装置除去CO2中含有的少量HC1D用丁装置吸收NH3，并防止倒吸【答案】A考点：考查化学实验基本操作判断7下列各组物质中，不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是物质组别甲乙丙ACl2MgBr2NaOHBSO2Ca(OH)2NaHCO3CSiO2NaOHHFDNH3O2HNO3【答案】D【考点定位】考查元素及其化合物的性质【名师点晴】本题考查物质之间的反应，为2014年高考真题，把握常见物质的性质及发生的化学反应为解答的关键，注意某些反应与量有关，明确性质与反应的关系即可解答，难度不大，但综合性比较强，对学生的基础要求比较高，建议学生要关注双基的学习，提高自己的解题能力。8已知：Fe(OH)3不溶于过量氨水，Cu(OH)2溶于过量氨水，转化为2+。现有等物质的量组成的铁铜合金0.1mol，研成粉末后，全部投入稀硝酸中，微热使其充分反应，硝酸的还原产物只有NO，由于HNO3用量的不同，溶液中的金属离子和残留固体的成分会有多种情况。下列说法正确的是（ ）A根据溶液中的金属离子和残留固体的成分最多会有6种情况B若金属有剩余，在溶液中再滴入稀硫酸后，金属不会再溶解C当合金刚好溶解时，在标准状况下产生2.24LNOD若合金全部溶解，在溶液中加入过量的氨水，经过滤、洗涤、干燥、充分灼烧，称量得固体5.35g【答案】A有如下情况：残留固体成分Fe、CuCuCu-_溶液中的金属离子Fe2+Fe2+Fe2+、Cu2+Fe2+、Cu2+Fe2+、Fe3+、Cu2+Cu2+、Fe3+故A正确；B溶液中有硝酸根，再滴入稀硫酸，溶液中存在硝酸，可以溶解Fe、Cu，故金属又开始溶解，故B错误；C由A中分析可知，金属恰好溶解，可能得到Fe2+、Cu2+或Cu2+、Fe3+或Fe2+、Fe3+、Cu2+，合金中Fe、Cu各为0.05mol若为Fe2+、Cu2+，生成NO的物质的量为=0.2/3mol，体积为0.2/3mol22.4L/mol=1.49L若为Cu2+、Fe3+，此时生成的NO最大，生成NO的物质的量为，体积为mol22.4L/mol=1.87L，生成Fe2+、Fe3+、Cu2+，NO的体积介于上述体积之间，故C错误；D溶液加入过量氨水，铜离子转化为四氨合铜络离子，经过系列变化，最后获得的固体为Fe2O3，合金中Fe、Cu各为0.05mol，故氧化铁的质量为0.05mol1/2160g/mol=4g，故D错误；故选A。考点：考查物质推断、混合物有关计算、硝酸的性质等
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