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一、氮气和氮氧化物
1. 氮气：无色无味、难溶于水的气体。空气中78%（体积分数）是氮气。
氮分子（N2）为双原子分子，结构稳定，决定了氮气性质的稳定性，常温下氮气很稳定，很难与其它物质发生反应，因此，生产上常用氮气作保护气。但这种稳定是相对的，在一定条件下（如高温、放电等），也能跟某些物质（如氧气、氢气等）发生反应。
N2 + O2 2NO
N2 + 3H2 2NH3
2. 固氮作用：游离态氮转变为化合态氮的方法。
途径 举例
自然固氮 → 闪电时，N2 转化为NO
生物固氮 → 豆科作物根瘤菌将N2 转化为化合态氮
工业固氮 → 工业上用N2 和H2合成氨气
3、氮氧化物（NO和NO2）：
NONO2
色、态（常温下）无色气体红棕色气体
气 味没有气味刺激性气味
毒 性有 毒有 毒
重要反应2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
氮氧化物对环境的污染、危害及防治措施①硝酸型酸雨的产生及危害
②造成光化学烟雾的主要因素③破坏臭氧层
措施：使用洁净能源，减少氮氧化物的排放；为汽车安装尾气转化装置；处理工厂废气
氮的氧化物是大气污染气体，常用碱液
（NaOH溶液）吸收。
二、氮肥的生产和使用
1、氨的合成： N2 + 3H2 2NH3
2、氨气的物理性质：
氨气是无色、有刺激性气味的气体，在标准状况下，密度是0.771g.L-1，比空气小。氨易液化，液氨气化时要吸收大量的热，使周围温度急剧下降，所以液氨可作致冷剂。
氨极易溶于水，常温常压下，1体积水中大约可溶解700体积的氨气。氨的水溶液称氨水。计算氨水的浓度时，溶质应为NH3 。
3、氨的化学性质：
（1）氨溶于水时，大部分氨分子和水分子形成一水合氨分子（NH3?H2O）。一水合氨分子（NH3?H2O）不稳定，受热时分解为氨气和水。
NH3 + H2O NH3?H2O
NH3?H2O NH4+ + OH-
氨水显弱碱性。
比较液氨与氨水：
名 称液 氨氨 水
形 成氨降温加压
液 化氨溶于水
物质分类纯净物混合物
成 分NH3NH3、NH3?H2O 、H2O 、 NH4+ 、 OH- 、H+
（2）氨具有弱碱性，可以与酸（硫酸、硝酸、盐酸等）反应，生成铵盐。
NH3 + H+ = NH4+
（3）与氧气反应（具有还原性）
氨气在催化剂（如铂等）、加热的条件下，生成一氧化氮和水，并放出热量。此反应是放热反应，是工业制硝酸的基础。
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
4、铵盐：由铵离子和酸根离子构成的盐。
如：硫酸铵【（NH4）2SO4 ，俗称硫铵，又称肥田粉】，氯化铵【NH4Cl，俗称氯铵】，硝酸铵【NH4NO3，俗称硝铵】，碳酸氢铵【NH4HCO3，俗称碳铵】，它们都是白色、易溶于水的晶体。铵盐属于铵态氮肥。常用氮肥有硝态氮肥和尿素【 CO（NH2）2 】
①铵盐受热易分解：
NH4Cl NH3 + HCl
NH4HCO3 NH3 ↑+ H2O + CO2↑
②铵盐能与碱反应放出氨气：
NH4Cl + NaOH NaCl + NH3 ↑+ H2O
▲铵态氮肥，要避免与碱性肥料混合施用。
5、实验反思：①喷泉实验的实质是什么？氨气为什么可做喷泉实验？是否只有氨气才能做该实验？
②用氯化铵和氢氧化钙固体混合共热制氨气，应使用什么实验装置？注意哪些问题？
三、硝酸：
1、硝酸的工业制法：氨催化氧化法
原理： 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
总反应式：NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O
2、硝酸的物理性质：
纯硝酸为无色有刺激性气味的液体，沸点较低（83℃），易挥发，在空气中遇水蒸气形成硝酸的小液滴而呈白雾状。98%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”，69%的硝酸溶液称为浓HNO3。浓HNO3由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸中而一般呈黄色。
3、硝酸的化学性质：
（1）不稳定性：4HNO3 4NO2 + 2H2O + O2
硝酸越浓越易分解，因此浓HNO3应存放在棕色试剂瓶中。
（2）强酸性：具有酸的通性。
（3）强氧化性： HNO3中的+5价N元素处于最高价态，具有很强的氧化性。
如：Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
C + 4HNO3(浓) = CO2 + 4NO2 + 2H2O
钝化作用：常温下, 浓HNO3使Fe、Al钝化。
4、氮及其化合物的性质和转化关系：
NH4NO3 NH3 HNO3
N2 NO NO2
5、自然界中氮的循环：
雷电 细菌分解
遗 体
固氮
作用 遗体
【例题解析】
【例题1】(12分)下图中，A是一种无色液体，G是极易溶于水的碱性气体，Y是胃酸的主要成分，K是不溶于稀硝酸的白色沉淀，反应⑤是工业制X的主要反应之一。
请按要求填空：
(1)写出下列物质的化学式：A： ，E： F： ，Y： 。
(2)反应⑤的化学方程式为： 。
(3)1molB通过反应②得到1molF，B中F的质量分数为72%，则B的化学式为： 。
分析：解题要寻找突破口，如“G是极易溶于水的碱性气体”，中学阶段只能是NH3 ，“Y是胃酸的主要成分”，推知Y是HCl；反应⑤是以氨为原料制取X，联想工业制硝酸的原理，可推出C是O2，J是NO，A是H2O，再推知D是H2，E是N2，X是HNO3，I是AgNO3,K是AgCl，H是NO2。反应⑤是：4NH3+5O2 4NO+6H2O，反应⑥是：3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO。（3）中1molB通过反应②得到Ag和N2，从已知条件出发，B中F的质量分数为72%，从而推知F的化学式为AgN3 。
【答案】(12分)(1)H2O N2 Ag HCl (2)4NH3+5O2 4NO+6H2O (3)AgN3，
【例题2】汽车尾气（含有烃类、CO、SO2与NO等物质）是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂）。它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。
（1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式
（2）“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是
（3）控制城市空气污染源的方法可以有 （多选扣分）
a 开发氢能源 b 使用电动车
c 植树造林 d 戴上呼吸面具
分析：解此题，一方面应从反应物自身的性质入手，汽车尾气中，CO具有较强的还原性，NO具有较强的氧化性，一定条件下，可能发生氧化还原反应；另一方面，应紧扣题意，寻找突破口，由“生成可参与大气生态循环的无毒气体”，推出生成产物为CO2和N2。
【答案】（1） 2CO + 2NO 2CO2 + N2，
（2）SO2转化成SO3，产生硫酸酸雾。
（3） a、b。
【例题3】在下图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶.则a和b分别是( )
分析：此题考查形成喷泉的实验，从而了解形成喷泉的实质，是要形成内外气压差。
【答案】（BD）
【例题4】在100ml NaOH溶液中加入NH4NO3和(NH4)2SO4的固体混合物，加热充分反应。右图表示加入的混合物质量和产生的气体体积（标准状况）的关系，试计算：
（1）NaOH溶液的物质的量浓度
（2）当NaOH溶液的体积为140mL，固体混合物质量是51.6g时，充分反应后，生成气体的体积为多少升？
（3）当NaOH溶液体积为180mL时，固体混和物的质量为51.6g时，充分反应后，生成气体的体积为多少升？
解析：（1）由图可见：34.4g混合物和100mLNaOH溶液恰好完全反应。
n（NaOH）=n（NH3）= =0.5mol
c（NaOH）= = = 5.00mol/L
（2）V（NaOH）=140mL完全反应所需固体质量
= =48.16g<51.6g，
因固体过量，所以
V（g）=22.4L?mol-1×5mol?L-1×0.14L=15.68L
(3)V（NaOH）=180mL完全反应所需固体质量
= =61.92g>51.6g，故NaOH过量，固体51.6g完全反应, =
V（g）=16.8L
【答案】：（1）5.00mol/L （2）15.68L （3）16.8L。
【习题精练】
一、选择题：（每小题只有一个选项正确）
1、据称2004年冬季将是自1869年人类有气象观测记录以来的四大暖冬之最。江苏气温预计 较常年偏高4~6℃。这与下列各组中的两种气体在大气中的含量都有关系的是： （ ）
A．SO2、CO2 B．NO2、CO
C．CO2、CH4 D．NO、O3
2、美国三位医学教授因发现X 物质在人体血管系统内具有传送信号的功能而荣获1998年度诺贝尔生理学或医学奖。因此 X 物质被誉为“生物信使分子”。已知 X 是一种奇电子数分子，也是一种污染大气的无色气体，且能使血红蛋白失去携氧能力。则 X 是： （ ）
A.CO B.HF C.CO2 D.NO
3、起固氮作用的化学反应的是： （ ）
A.工业上用氮气和氢气合成氨气
B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮
C.氨气经催化氧化生成一氧化氮
D.由氨气制碳酸氢氨和硫酸氨
4、在标准状况下, ①HCl②NH3 ③SO2 ④NO2分别充满容积相同的烧瓶做喷泉实验, 都获成功, 则生成溶液物质的量浓度相同的是： ( )
A．①②③ B．①②③④
C．①②④ D．①②
5、在NO2与水的反应中，水： （ ）
A．是还原剂
B．是氧化剂
C．既是氧化剂又是还原剂
D．既不是氧化剂又不是还原剂
6、密度为0.91 g?cm-3的氨水,质量百分比浓度为25%(即质量分数为0.25),该氨水用等体积的水稀释后,溶液中溶质的质量分数为 ( )
A．等于12.5% B.大于12.5%
C．小于12.5% D.无法确定
7、在NH3、HNO3、H2SO4的工业生产中，具有的共同点是： （ ）
A．使用吸收塔设备
B．使用尾气吸收装置
C．使用H2作原料
D．使用催化剂
8、工业废气中氮氧化合物是造成污染的主要来源。为治污，工业上通常通入NH3与之发生下列反应：NOX+NH3→N2+H2O。现有NO、NO2的混合气3L，可用同温同压下的3.5LNH3恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比： （ ）
A.1:3 B.2:1
C.1:1 D.1:4
9、限用一种试剂, 经过一次性实验就能鉴别下列四种溶液：Na2CO3、(NH4)2SO4、NH4Cl、KNO3, 应选用： （ ）
A．AgNO3溶液 B．NaOH溶液
C．Ba(OH)2溶液 D．盐酸
10、Inorganic Syntheses一书中，有一如右图所示的装置，用以制备某种干燥的纯净气体。该装置中所装的药品正确的是：（ ）
A.A中装浓硫酸，B中装浓盐酸
B.A中装浓盐酸，B中装浓硫酸
C.A中装氢氧化钠浓溶液，B中装浓氨水
D.A中装浓氨水，B中装氢氧化钠浓溶液
11、对下列事实的解释正确的是： （ ）
A.浓硝酸在光照下变黄，证明硝酸不稳定，且产物有红棕色气体可溶于浓硝酸
B.向某溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸，生成白色沉淀，则原溶液一定含有SO42－
C.常温下，将铜放入浓硫酸中无明显变化，说明铜在冷的浓硫酸中钝化
D.氯气使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，说明氯气可与淀粉反应
12、在某100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4mol?L-1和0.1mol?L-1。向该混合液中加入1.92g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中的Cu2+的物质的量浓度（mol?L-1）是： （ ）
A.0.15 B.0.225 C.0.35 D.0.45
二、填空题：
13．制取氨气并完成喷泉实验（图中夹持装置已略去）。
⑴写出实验室制取氨气的化学方程式：
.
⑵收集氨气用 法，要得到干燥的氨气可选用 作干燥剂。
⑶用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是 该实验的原理是 .
⑷如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。
.
14.A、B、C、D均为中学所学的常见物质且均含有同一种元素，它们之间的转化关系如下图所示(反应条件及其他物质已经略去)：
。
（1）若A、D的水溶液均能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，且D为强酸，则A、D分别为(填写化学式)A： ，D： 。
写出A→B转化的化学方程式： 。
（2）若A的水溶液能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，D的稀溶液能使蓝色的湿润石蕊试纸变红。则A为 ，写出A→B转化的化学方程式：
15． NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究热点，NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题。
（1）NO对环境的危害在于（填以下项目的编号）
A．破坏臭氧层
B．高温下能使一些金属被氧化
C．造成酸雨
D．与人体血红蛋白结合
（2）在含Cu+ 离子的酶活化中心中，亚硝酸根离子(NO2－)可转化为NO，写出Cu+和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式：。
（3）在常温下，把NO气体压缩到100个大气压，在一个体积固定的容器里加热到50℃，发现气体的压力迅速下降，压力降至略小于原压力2/3就不再改变，已知其中一种产物为N2O，写出上述变化的化学方程式：。
16．人类也可主动地参与氮循环,合成氨工业就是参与上图过程 ①的手段之一,氮肥的生产和使用促进了植物体内蛋白质和核酸的合成,使农业生产取得了飞速发展,以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法,它具有污染小、成本低等诸多优点。 其过程大体如下：
(1)请写出用天然气制备氢气的化学方程式：
(2)写出合成尿素[CO（NH2）2]反应的化学方程式：
(3)某工厂以标准状态下的含CH489.6%的天然气100 m3为原料经过上述过程，只生产NH4NO3，不生产尿素， 若生产中氮元素无损失，求最多可制得NH4NO3化肥的质量。
17．下图是铜与稀硝酸反应的两个实验装置图，请回答下列问题：
（1）铜与稀硝酸反应的离子方程式_____ _
。
（2）I实验装置中能否证明铜与稀硝酸反应生成的是NO气体______________（填“能”或“不能”），简述理由___________ _
。
（3）若用Ⅱ实验装置进行实验，以证明铜与稀硝酸反应生成的气体是NO，则：检查气密性的操作是__________________________________
_________________________。
在烧杯中加入一定体积的稀硝酸，打开止水夹，用注射器慢慢抽取干燥管内的空气，稀硝酸沿着干燥管慢慢上升，直到充满整个干燥管，停止抽拉注射器，关闭止水夹，观察干燥管内的现象__________________________________
_______________________________________。反应停止后，打开止水夹，用注射器抽取干燥管内的气体（事先已将注射器内原有的空气推出），关闭止水夹后取下注射器，并抽取一定量的空气，观察到的现象是_______________
__ 。
（4）上述实验完成后，将注射器内的气体通入到NaOH溶液中，其目的是__________________
_______________ 。
18.某化肥厂用NH3为原料制取硝酸，再进一步制取NH4NO3。已知：由NH3制取HNO3时的产率为88%；由NH3与HNO3反应生成NH4NO3的产率为98%。若用100t NH3制取硝酸铵，则用于制硝酸的氨的质量为多少吨？可制得硝酸铵多少吨？
【答案】
一、选择题：（每小题只有一个选项正确）
1、C 2、D 3、A 4、B 5、D 6、C
7、D 8、A 9、C 10、B 11、A 12、B
二、填空题：
13．⑴2NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3↑ + CaCl2 + 2 H2O
⑵ 向下排空气 ， 碱石灰
⑶打开止水夹，挤出胶头滴管中的水 ； 氨气极易溶于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小。
⑷ 打开止水夹，用手或热毛巾将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，使得氨气与水接触，即可发生喷泉现象。
14、（1）A：H2S D：H2SO4
2H2S+3O2 == 2SO2+2H2O；
（2）A：NH3 4NH3+5O2 == 4NO + 6H2O
15．（1）C、D。
（2） Cu+ + NO2- + 2H+ = Cu2+ + NO↑+H2O
（3） 3NO = N2O +NO2
16．（1）CH4 + 2H2O CO2 + 4H2
（2）2NH3 + CO2 = CO（NH2）2 + H2O
（3）426.5Kg
17．（1）3Cu + 2NO3 ? + 8H+ 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O
（2）不能，因为圆底烧瓶中有空气，空气中的氧气会与NO反应生成NO2，出现红棕色。
（3）关闭止水夹，将干燥管放入带有水的烧杯中，若干燥管内的液面比烧杯中的液面低，且过一段时间后干燥管内的液面位置保持不变，则表明该装置的气密性良好。铜片溶解，且表面有无色气泡产生，溶液变成蓝色，液面下降。有红棕色气体产生。
（4）防止污染环境。
18、52.7t, 218t
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