高中化学必修1氮的循环知识点难点梳理汇总

第2节 氮的循环

三年15考

高考指数：★★★★☆

考纲 考情

【知识梳理】

一、氮气及氮的氧化物

1. 氮元素在自然界中的存在：

1. 了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2. 了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

2. 氮气：

(1)氮气的性质。

写出有关反应的化学方程式：

①

② 工业合成氨原理) ③

【微点拨】

氮气的化学性质很稳定，通常很难与其他物质发生反应，原因是氮分子的两个原子之间共用三对电子，结合很牢固，破坏这种结合需要很高的能量。 (2)氮的固定。

3. 二氧化氮和一氧化氮： (1)氮的氧化物。

氮有多种价态的氧化物，如___、___、___、____、N 2O 3、N 2O 5等，其中属于酸性氧化物的是_________。 (2)NO和NO 2的比较。

【微点拨】

(1)空气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。氮氧化物的主要危害是形成酸雨和形成光化学烟雾。

−−→N 2O 4，(2)氮的氧化物都有毒，其中NO 2与N 2O 4存在下列平衡：2NO 2 ←−因此实验测得NO 2的平均相对分−

子质量总大于46。

(3)NO只能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO 2只能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。 (4)验证某无色气体是NO 的方法是向无色气体中通入O 2(或空气) ，无色气体变为红棕色。 二、氨和铵盐

1. 氨的性质与制备： 物理性质

与水反应 与酸反应

化学 性质

催化氧 化反应 与某些盐 溶液反应

制 取 方 法

无色，有刺激性气味的气体，比空气轻，极易溶于水(体积比1∶700) ，易液化(液氨常作制冷剂) 与酸反应与浓盐酸反应：________________， 现象：___________ ______________________

Al 3++3NH3·H 2O====Al(OH)3↓+3 NH4+，该反应用于实验室制备Al(OH)3

实验室制法

工业制法

2. 铵盐：

(1)物理性质：都是无色或白色晶体，都易溶于水。 (2)化学性质——“三解”。

①“热解”——不稳定，受热易分解。写出下列反应的化学方程式： a.NH 4Cl 受热分解：_____________________。

b.NH 4HCO 3受热分解：___________________________。

②“碱解”——铵盐都可与碱发生反应生成NH 3或NH 3·H 2O 。写出铵盐与碱溶液反应的离子方程式：

a. 稀溶液不加热：__________________________ b. 浓溶液或加热：__________________________

③“水解”——铵盐溶于水易水解，离子方程式：_________________________。 3. NH4+的检验。

三、硝酸

1. 强酸性：与___________并称三大强酸。 2. 强氧化性：

(1)HNO3与金属反应时，不产生H 2。

①与除Au 、Pt 外大部分金属反应(如Cu) ：

浓硝酸：___________________________________。 稀硝酸：_____________________________________。 ②常温下浓硝酸使Fe 、Al_____。 (2)与非金属(如木炭) 反应：

_________________________________。

(3)与某些还原性化合物(如Fe 2+、SO 32-等) 反应，与Fe 2+反应的离子方程式为____________________________________。 3. 不稳定性。

分解反应方程式：4HNO 2H 2O+4NO2↑+O2↑。 【小题快练】 1. 【思考辨析】

(1)(2014·福建高考) 常温下，N 2既能与O 2反应又能与H 2反应。( )

(2)(2014·广东高考) 将可调高度的铜丝伸入稀HNO 3中溶液变蓝，说明Cu 与稀HNO 3发生置换反应。( ) (3)(2013·江苏高考) 液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂。 ( )

(4)(2013·广东高考)NH 4Cl 为强酸弱碱盐，所以可用加热法除去NaCl 中的NH 4Cl 。 ( ) 2. 【教材研习】

(1)(RJ必修1·P96) 实验室收集NO 、NO 2两种气体( )

A. 均可用排水法 B. 均可用向上排气法

C.NO 用向上排气法，NO 2用排水法 D.NO 用排水法，NO 2用向上排气法 (2)(双选)(LK必修1·P84) 下列说法正确的是( )

A.NO 2与水反应的离子方程式为3NO 2+H2O====2 NO 3-+NO+2H+ B. 向含有I -、Cl -、K +、Na +的溶液中通入NO 2，离子能大量共存

C. 反应3NO 2+H2O====2HNO3+NO中氧化剂和还原剂的物质的量之比是3∶1 D.NO 2与水的反应中只有氮元素的化合价发生变化

(3)(LK必修1·P79) 下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是( )

(4)(RJ必修1·P103) 硝酸铜是一种重要的工业产品，化学上有很多方法可以制取硝酸铜：①将铜溶于硝酸中、②先将铜与O 2反应生成CuO ，再溶于硝酸中、③将铜溶于N 2O 4的乙酸乙酯(溶剂，不参加反应) 溶液中生成硝酸铜和一氧化氮。下列认识或判断错误的是( ) A. 方法③是最经济和环保的

B. 方法①中，若从经济和环保的角度考虑，用稀硝酸比用浓硝酸好 C. 方法②需要消耗能源，对环境不产生污染 D. 方法③中N 2O 4既是氧化剂又是还原剂 【速记卡片】

1. 牢记1条转化主线：

2. 理解实验室制取NH 3的3个原理：

(1)加热NH 4Cl 与碱石灰的混合物；(2)加热浓氨水； (3)将浓氨水滴加到CaO 或NaOH 等固体上。 3. 掌握铵盐的2种性质： (1)受热易分解；

(2)与碱共热放出氨气——用于NH 4+的检验。 4. 掌握4个化学方程式：

(1)3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3) 2+2NO↑+4H2O ； (2)Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3) 2+2NO2↑+2H2O ；

△

(3)C+4HNO3(浓) == CO 2+4NO2↑+2H2O ；

(4)4HNO3 光照 4NO 2↑+O2↑+2H2O 。

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考点一 氨气的实验室制法 1. 加热固态铵盐和碱的混合物：

2. 实验室简易制取NH 3的几种方法： 方法 加热浓氨水 浓氨水+ 固体 NaOH 浓氨水+ 固体CaO

化学方程式(或原理) NH 3·H 2O == NH 3↑+H2O

NaOH 溶于水放热，促使氨水分解，且OH-浓度的增大有利于NH 3

的放出

NH 3·H 2O+CaO====NH3↑+Ca(OH)2

CaO 的作用：①吸水后放热促进NH 3的放出；②增加溶液中的OH -浓度，减小NH 3的溶解度

△

气体发生装置

【高考警示】

氨气实验室制法的注意事项

(1)实验室用固体铵盐与碱共热制NH 3时，不能使用NH 4HCO 3、NH 4NO 3及NaOH 固体，因为NH 4HCO 3受热分解产生CO 2，使制得的NH 3不纯；NH 4NO 3受热时易发生爆炸；NaOH 容易吸水结块，不利于NH 3的产生和逸出，且加热条件下NaOH 容易腐蚀玻璃。

(2)干燥氨气时不能选用酸性干燥剂，如浓硫酸、P 2O 5等，也不能选用无水CaCl 2，因为它们均能与NH 3发生反应，通常选用碱石灰。

(3)吸收氨气(或HCl) 时要注意防止倒吸。

可用于吸收氨气(或HCl) 并能防倒吸的常用装置为

【典题】某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验。

(1)A处是气体发生装置，A 中所用的试剂只能从下列物质中选取：

①硝酸铵；②碳酸铵；③碳酸氢铵；④氯化铵；⑤熟石灰；⑥氢氧化钠。

若A 中制取气体时只用了一种药品，则该药品可以是 (填序号) ，在只用一种药品制取氨气时，图中空白处所需仪器应为____(选填下列仪器编号，固定装置省略) 。

(2)该装置补充完整后，仍然存在一定的缺陷，试从安全与环保的角度来考虑，对该装置进行改进： ① ； ② (3)按照改进后的装置进行实验，请完成以下问题：

①装置B 的作用是 ； ②写出C 中发生反应的化学方程式： ； ③若A 、B 处试剂足量，则装置D 中可以观察到的实验现象有_______ 。 【针对训练】

(2015·济南模拟) 已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应。

回答下列问题：

(1)A中生成氨气反应的化学方程式是 ； (2)B中加入的干燥剂是填序号) ； ①浓硫酸 ②无水氯化钙 ③碱石灰

(3)能证明氨与氧化铜反应的现象：①C 中、 ②D 中有无色液体生成；

设计实验检验D 中无色液体的成分：取少量液体于试管中，加入少量 粉末，现象为

；

(4)写出氨气与氧化铜反应的化学方程式 若收集到2.24 L(STP)氮气，转移电子数为 。

【加固训练】1.(2015·济宁模拟) 针对实验室制取氨气，下列说法不正确的是( ) A. 发生装置与用KClO 3制取O 2的装置相同 B. 可用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气

C. 氨气的验满可以用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒放于试管口附近 D. 所用的铵盐不是NH 4NO 3，是因为NH 4NO 3受热易爆炸

2.(2015·临沂模拟) 某课外活动小组欲利用CuO 与NH 3反应，研究NH 3的某种性质并测定其组成，设计了如下实验装置(夹持装置未画出) 进行实验。请回答下列问题：

(1)仪器a 的名称为

(2)实验室中，利用装置A ，还可制取的无色气体是(填字母) 。 A.Cl 2 B.O 2 C.CO 2 D.NO 2

(3)实验中观察到装置C 中黑色CuO 粉末变为红色固体，量气管有无色无味的气体生成，上述现象证明NH 3具有 性，写出相应的化学方程式 。 (4)E装置中浓硫酸的作用是。 (5)读取气体体积前，应对装置F 进行的操作是

(6)实验完毕，若测得干燥管D 增重mg ，装置F 测得气体的体积为nL(已折算成标准状况) ，则氨分子中氮、氢的原子个数比为______(用含m 、n 字母的代数式表示) 。 考点二 硝酸的强氧化性及应用

2. 硝酸与金属反应的有关计算方法： (1)原子守恒。

HNO 3与金属反应时，一部分HNO 3起酸的作用，以NO 3-的形式存在于溶液中；一部分作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HNO 3中氮原子的物质的量。 (2)电子守恒法。

HNO 3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO 3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。 (3)根据离子方程式的计算方法。

金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO 3-在H 2SO 4提供H +的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应根据离子方程式先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H +或NO 3-进行计算。

【典题】(2015·重庆模拟) 某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去) 。实验表明浓硝酸能将NO 氧化成NO 2，而稀硝酸不能氧化NO 。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。

可选药品：浓硝酸、3 mol·L -1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳 已知：氢氧化钠溶液不与NO 反应，能与NO 2反应。 2NO 2+2NaOH====NaNO3+NaNO2+H2O

(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置③、④、⑥中盛放的药品依次是。 (2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后 (3)装置①中发生反应的化学方程式是 。

(4)装置②的作用是发生反应的化学方程式是 。 (5)该小组得出的结论所依据的实验现象是______________________。

(6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母) 。 a. 加热该绿色溶液，观察颜色变化

b. 加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化 c. 向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化

d. 向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化 【互动探究】

(1)题中装置⑥易发生倒吸现象，画出几种防倒吸的装置。 提示：常用于防倒吸的装置如下：

(2)如何证明装置⑤中收集的无色气体为NO ？ 【针对训练】

(2015·南昌模拟)[问题提出]在检验Cu 与稀硝酸反应的还原产物时，传统实验，通常是直接在试管中进行，由于试管中有空气，开始往往看到的是红棕色气体，导致实验现象与实验原理无法吻合。某校化学活动小组对这一实验进行了研究，并提出改进措施。 [研究目的与要求]

(1)克服传统实验的缺点，并能证明Cu 与稀硝酸反应生成的是NO 。NO 不溶于水，可以与O 2反应产生红棕色的NO 2。

(2)改进后的实验必须达到的要求：节约药品、操作简便、现象明显、减少污染。 [实验过程] 实验方案一：

(1)按图1所示接好仪器，检查装置气密性的方法是_______________

(2)根据你对装置和研究目的的理解，请补充制取NO 并验证NO 不溶于水的实验操作：。 (3)验证NO 和O 2生成NO 2的实验操作和现象是 。 实验方案二：

(4)按图2所示连接装置，检查气密性后，在干燥管内加入3.2 g铜片，在烧杯中加入适量经过预热的稀硝酸。 (5)打开止水夹，用注射器快速抽空干燥管内的空气，使稀硝酸充满整个干燥管，然后关闭止水夹。观察到的现象是_________________ 。

(6)反应停止后，打开止水夹，用注射器将抽取的空气慢慢推入干燥管内，发现干燥管内的气体变成红棕色，且液面缓缓上升，Cu 和稀硝酸反应继续进行。不断充入O 2，直至加入的3.2 g Cu完全反应，则共消耗的氧气在标准状况下的体积为 L 。

【加固训练】1. 镁粉加入很稀的硝酸中发生反应：4Mg+10HNO3====4Mg(NO3) 2+NH4NO 3+3H2O ，在该反应中被还原的硝酸和未被还原的硝酸的物质的量之比为( ) A.4∶10 B.1∶9 C.1∶5 D.1∶7

2. 现有0.1 mol 等物质的量组成的Fe 、Cu 合金，研成粉末后，全部投入稀硝酸中，微热使其充分反应，已知硝酸的还原产物只有NO 。由于HNO 3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。下列说法不正确的是( )

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，金属又开始溶解 C. 当合金刚好溶解时，在标准状况下产生2.24 L NO

D. 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4 g

NH 4+的检验

【高考真题】高考是这样考查的

1.(2014·浙江高考) 雾霾严重影响人们的生活与健康。某地区的雾霾中可能含有如下可溶性无机离子：Na +、NH 4+、Mg 2+、Al 3+、SO 42-、NO 3- 、Cl -。某同学收集了该地区的雾霾，经必要的预处理后得试样溶液，设计并完成了如下实验：

△

- 3NH 3↑+8AlO2

根据以上的实验操作与现象，该同学得出的结论不正确的是( ) A. 试样中肯定存在NO 3-、Mg 2+、SO 42-、NH 4+ B. 试样中一定不含Al 3+

C. 试样中可能存在Na +、Cl -

D. 该雾霾中可能存在NaNO 3、NH 4Cl 和MgSO 4

2.(2013·新课标全国卷Ⅰ) 可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气。( ) 【教材原型】

已知：3 NO3-+8Al+5OH-+2H2O

【探究归纳】 NH 4+的检验方法

【考题大猜想】专家是这样预测的

1. 为了检验某固体物质中是否含有NH 4+，你认为下列试纸和试剂一定用不到的是( )

①蒸馏水 ②NaOH 溶液 ③红色石蕊试纸 ④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸 A. ①⑤ B. ④ C. ①③ D. ②④

2. 为了证明(NH4) 2Fe(SO4) 2·6H 2O(硫酸亚铁铵晶体) 的成分中含有NH 4+、Fe 2+、SO 42-和H 2O ，下列实验叙述中不正确的是( )

A. 取少量硫酸亚铁铵晶体放入试管，加热，试管口有液体生成，则可证明晶体的成分中含有结晶水

B. 硫酸亚铁铵晶体溶于水，得淡绿色溶液，滴入2滴KSCN 溶液，溶液不显红色，再滴入几滴新制氯水，溶液变为红色，则可证明晶体的成分中含有Fe 2+

C. 硫酸亚铁铵晶体溶于水，加少量稀盐酸，无现象，再滴入几滴BaCl 2溶液，有白色沉淀生成，则可证明晶体的成分中含有SO 42-

D. 取少量硫酸亚铁铵放入试管，加入少量稀NaOH 溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，则可证明晶体的成分中含有NH 4+

3. 有四种无色溶液，它们分别是(NH4) 2SO 4、NH 4Cl 、Na 2CO 3、NaNO 3，下列试剂中可以用来鉴别它们的是( )

A.BaCl 2溶液 B.NaOH 溶液 C.Ba(OH)2溶液 D.AgNO 3溶液

4. 对于某些离子的检验及结论一定正确的是( )

A. 加入氨水有白色沉淀产生，继续滴加氨水沉淀不溶解，一定有Al 3+

B. 加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加硝酸，沉淀不消失，一定有SO 42-

C. 加入氢氧化钠溶液并加热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，一定有NH 4+

D. 加入碳酸钠溶液产生白色沉淀，再加盐酸白色沉淀消失，一定有Ba 2+