抓好“114”,涉氮问题就搞定刘树领

一提到114，可能你会立即想到信息咨询的服务台，但本文的114是指含氮物质中的1类固态物质（铵盐）、1种液体（硝酸）、4种气体（氨气、氮气、一氧化氮、二氧化氮）。由于氮及其化合物知识是元素化合物的重要组成部分，也是历年来复习与命题的重点内容。由于氮元素有多种价态，导致含氮物质的知识繁杂、难以掌握。为了使本部分知识简单易学、灵活运用，特总结如下：

一、114知识简介

1．1类固体――铵盐：

铵盐是含有铵根离子的盐，通常是白色易溶于水的固体，常见的铵盐主要有碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、亚硫酸铵等。铵盐受热易分解，如NH4HCO3NH3+ CO2+ H2O、NH4ClNH3+ HCl；遇碱能反应产生氨气，如2NH4Cl + Ca(OH)22NH3+ CaCl2 + 2H2O（实验室常用来制取氨气），也常用此性质来检验或鉴定铵根离子。

2. 1种液体――硝酸

硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，也是工业上的三大强酸之一。具有酸性，但与金属反应生成硝酸盐、氮的氧化物、水而不产生氢气。见光或受热易分解，其反应方程式为4HNO32H2O+ 4NO2+O2。不论其浓稀，都能完全电离，都具有强氧化性，只是浓硝酸反应一般生成二氧化氮、稀硝酸生成一氧化氮气体而已，如3Cu + 8HNO3（稀） 3Cu(NO3)2 + 2NO+4H2O、3Cu + 4HNO3（浓） 3Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O、C + 4HNO3（浓）CO2+ 4NO2+ 2H2O。浓硝酸在常温下能使铁、铝金属钝化。注意浓硫酸尽管具有强氧化性，也能使铁、铝金属钝化，一般认为其不电离；稀硫酸能完全电离，但不具有强氧化性。

3. 4种气体――氨气、氮气、一氧化氮、二氧化氮

（1）氨气：是一种无色气体，有刺激性气味，比空气轻，极易溶于水，也是中学化学中唯一的碱性气体。与水反应，溶液呈碱性，即NH3 + H2O NH3 H2O NH4+ + OH；与酸反应生成铵盐，如NH3 + HCl NH4Cl（两种气体反应时产生大量白烟）；具有还原性，如其催化氧化的反应方程式为4NH3 + 5O24NO + 6H2O。实验室常用加热氯化铵与消石灰的固体混合物或加热浓氨水来制取氨气。注意干燥氨气时不能使用酸性干燥剂、氯化钙等物质。

（2）氮气：无色、不溶于水的气体，比空气略轻。通常较稳定，在一定条件下也可与其它物质反应生成含氮化合物，如N2 + O22NO、N2 + 3H22NH3等，这样的反应又称为固氮反应。

（3）一氧化氮：是无色、不溶于水的气体，极易与血红蛋白结合，有毒。易与氧气反应，2NO + O22NO2。

（4）二氧化氮：是红棕色、比空气重、有刺激性气味的气体，易溶于水，有毒。易与水反应，3NO2 + H2O 2HNO3 + NO。注意二氧化氮气体属于酸性气体，但不是酸性氧化物，易与一氧化氮等物质诱发光化学烟雾。

二、应用例析

1. 构建含氮物质间的关系图，提高归纳总结能力

知识网络的构建，离不开具体物质的性质、用途、制备等内容做载体，所以构建氮及其化合物之间的转化关系图，只要按照非金属主线 “气态氢化物――单质――氧化物――含氧酸――含氧酸盐”的顺序找出常见的典型代表物（即以上所述的“114”），并利用其性质（或依据分类方法找通性、价态规律找氧化性或还原性）即可画出如下网络图：

2. 利用“114”提高解答实际问题的能力

例1下列关于氮元素及其化合物的说法正确的是（）

A．以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜符合绿色化学原子经济性要求

B．实验室可用浓硫酸干燥氨气

C．实验室可用NaOH 处理NO2 和HCl 废气

D．CO、NO、 NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在

解析本题主要考查常见含氮物质的化学性质。绿色化学原子经济性的要求是反应中原子的利用率最高、生产过程中无污染等，而铜和浓硝酸反应除生成硝酸铜之外，还产生二氧化氮有毒气体，故A错。NH3属于碱性气体，故不能用酸性干燥剂干燥碱性气体，所以B错。HCl、NO2都属于酸性气体，故都能与碱反应，所以C正确。NO极易被氧气氧化，故D错。

答案 C

例2下列所列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是（）

解析考查掌握元素及其化合物之间转化关系的熟练程度。AlAlCl3 可通过铝与盐酸或氯气或氯化铜溶液来反应实现，AlCl3Al(OH)3 可通过AlCl3与氨水或氢氧化钠溶液反应实现，Al(OH)3AlCl3可通过Al(OH)3与盐酸反应实现，Al(OH)3Al不能通过一步反应实现，故A项不行。HNO3NO可通过稀硝酸与铜反应实现，NONO2可通过NO与氧气反应实现，NO2NO与 NO2HNO3都可通过NO2与水反应实现，故B项正确。SiSiO2可通过Si直接与氧气反应实现，SiO2H2SiO3不能通过一步反应实现，故C错误。NaNa2O2可通过钠直接与氧气反应实现， Na2O2NaOH可通过Na2O2与水反应实现，Na2O2NaOH、Na2O2Na均不能通过一步反应实现，故D错误。

答案B

例3锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1 mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为（）

A．2 molB．1 molC．0.5 molD．0.25 mol

解析本题主要考查氧化还原反应中电子守恒的灵活运用，同时也考查信息的处理能力。锌与很稀的硝酸反应生成的硝酸铵是中学教材不常涉及的问题，这就需要我们改变有一氧化氮产生的传统思想。根据题意知N元素价态从+53，其改变值为：(5 + 3)×1 = 8，又因生成1 mol硝酸锌时，锌失去2mol电子，故根据电子守恒可知被还原的硝酸为0.25 mol.

答案D

例4某学习小组为了探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行试验（夹持仪器已略去）。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，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 mo/L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NO2反应：2NO2 + 2NaOHNaNO3 + 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时检验装置的气密性，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试验现象是_____________________________________。

（6）试验结束后，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。同学们分别涉及了一下4个试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

解析本题主要考查HNO3的性质、化学基本实验设计和评价能力。（1）根据装置特点和实验目的知，装置⑤收集NO，装置⑥吸收NO2。又因要验证稀HNO3不能氧化NO，所以装置③中应该盛放稀硝酸。（2）装置中残存的空气能氧化NO，故滴加浓HNO3之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。（3）Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O。（4）装置②中盛放H2O，使NO2与H2O反应生成NO。（5）NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明之。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置④液面的上方会产生红棕色气体。（6）要证明是Cu(NO3)2浓度过低或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO2赶走（a、c方案）再观察颜色变化。二是增加溶液中Cu(NO3)2溶液的浓度（d方案）观察反应后的颜色变化。

答案（1）3 mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液。（2）通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内（3）Cu + 4HNO3（浓）Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O（4）将NO2转化为NO；3NO2 + H2O2HNO3 + NO（5）装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色（6）acd

由上述实例可知，只要我们掌握了114知识，有关氮知识考查的问题就会顺利得到解答，因而建议各位同学在学习中多动手进行总结归纳，从而使复杂的知识简单化、系统化、模式化。

巩固练习

1. 下列叙述正确的是（）

A．Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2

B．将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu

C．将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸

D．将SO2通入溶液可生成BaSO3沉淀

2. 下列实验过程中，始终无明显现象的是（）

A．NO2通入FeSO4溶液中

B．CO2通入CaCl2溶液中

C．NH3通入AlCl3溶液中

D．SO2通入已酸化的Ba(NO3)2溶液中

3. 将22.4 L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11.2 L（体积均在相同条件下测定），则该氮氧化合物的化学式为（）

A．NO2B．N2O2C．N2OD．N2O4

4. 下图是某元素及其重要化合物的相互转化关系图（生成物中不含该元素的物质均已略去），图中A是单质，D在常温下呈气态，F可用作化肥，也可用来作炸药。

（1）写出A和F的化学式__________________；

（2）写出下列变化的化学方程式：

BC：___________________________；

EC：___________________________。

5. 某兴趣小组用下图装置探究氨的催化氧化．

（1）氨催化氧化的化学方程式为___________________________。

（2）加热玻璃管2一段时间后，挤压1中打气球鼓入空气，观察到2中物质呈红热状态；停止加热后仍能保持红热，该反应是_________反应（填“吸热”或“放热”）。

（3）为保证在装置4中观察到红棕色气体，装置3应装入_________；若取消3，在4中仅观察到大量白烟，原因是_____________________________。

（4）为实现氨的催化氧化，也可用装置5替换装置_________（填装置代号）；化合物X为_________（只写一种），Na2O2的作用是___________________________________________________。

参考答案

1. C2. B3. A

4. （1） N2；NH4NO3 （2） 4NH3 + 5O24NO + 6H2O； 3Cu + 8HNO3（稀）3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O

5. （1）4NH3 + 5O24NO + 6H2O（2）放热（3）浓H2SO4生成的NO与O2反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3，NH3与HNO3反应生成了NH4NO3(4)1NH4Cl反应产生氧气（合理答案均可）