2024年高考化学一轮复习课件（鲁科版）第4章 第22讲　氮及其氧化物　硝酸

第22讲　氮及其氧化物　硝酸

[复习目标]　1.了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。2.掌握硝酸的性质及应用。

考点一　氮及其氧化物

1．氮的固定

2．氮气

(1)物理性质：____色____味的气体，密度比空气略小，____溶于水。

(2)化学性质

写出有关化学方程式：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

(3)下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？

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___________________________________________________。

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___________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

3．氮的氧化物

(1)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、____、N2O3、NO2(或________)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、________。

(2)NO和NO2的比较

提醒　①NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，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。

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。

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

工业尾气中的NOx常用碱液吸收处理，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)。

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。

1．固氮反应一定属于氧化还原反应(　　)

2．N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(　　)

3．可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　)

4．利用AgNO3、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气(　　)

5．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象(　　)

一、氮气、NO和NO2的性质

1．氮是生命活动不可缺少的重要元素。下列叙述错误的是(　　)

A．液氮可用于医学和高科技领域，制造低温环境

B．点燃的镁条在氮气中不反应

C．氮气是工业合成氨的原料之一

D．氮的固定是将大气中的氮气转化成氮的化合物

2．下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　)

A．NO和NO2混合气体的尾气可以用水吸收

B．4.6 g NO2和N2O4混合气体中含有的氧原子数目小于0.2NA

C．用湿润的淀粉-KI试纸鉴别Br2(g)和NO2

D．除去NO中混有少量NO2气体时，可以用水洗涤后再干燥

二、氮的氧化物与O2、H2O反应定量关系应用

3．将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体。

(1)若剩余的气体是_______________，则NO2、O2的体积分别是________________________。

(2)若剩余的气体是_______________，则NO2、O2的体积分别是________________________。

三、废气中氮氧化物的治理

4．(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：______________________________

______________________________________________________________________________。

(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3＋6NO5N2＋6H2O，写出氨气转化NO2的化学方程式：________________________________________________________________，

该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为________________________________________。

(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。

①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：____________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________。

②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是________________。

考点二　硝酸

1．物理性质

硝酸是____色、____挥发、____________气味的液体。

2．化学性质

(1)不稳定性

反应：________________________________________________________________________。

(2)强氧化性

硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。

①与金属反应

稀硝酸与铜反应的化学方程式：__________________________________________________

______________________________________________________________________________；

浓硝酸与铜反应的化学方程式：__________________________________________________

______________________________________________________________________________。

②与非金属反应

浓硝酸与C反应的化学方程式：__________________________________________________

______________________________________________________________________________。

③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：__________________________________________

______________________________________________________________________________。

(3)与有机物反应

①硝化反应(与反应)：

________________________________________________________________________；

②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变____色。

1．常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(　　)

2．可用稀HNO3与FeS固体反应制取H2S(　　)

3．铜、碳分别与浓HNO3反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性(　　)

4．在酸性条件下，NO与I－、Fe2＋、SO等离子均不能大量共存(　　)

5．Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中(　　)

6．试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，也可用氨水除去(　　)

7．浓HNO3和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同(　　)

8．浓HNO3溅到皮肤上，皮肤会变黄(　　)

一、金属与硝酸反应的定性分析

1．用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应

向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。

(1)反应开始阶段产生__________色气体，化学方程式为______________________________。

(2)反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为________________________。

(3)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是__________

_____________________________________________________________________________。

二、金属与硝酸反应的定量计算

2．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题：

(1)NO的体积为____ L，NO2的体积为______ L。

(2)参加反应的HNO3的物质的量是________________________________________________。

(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_________________________________mol·L－1。

(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________ g。

3．(2022·河北唐山高三期末)向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉，其氧化产物与所加铁粉的物质的量关系如图所示：

回答下列问题：

(1)Oa段发生反应的离子方程式为________________________________________________

______________________________________________________________________________。

(2)dc段表示的是________(填“Fe2＋”或“Fe3＋”)物质的量变化。

(3)x＝________，y＝________。

(4)反应至c点，可收集到标准状况下的气体为________L。

金属与硝酸反应计算的思维流程

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀HNO3氧化性更强(2021·河北，10D)(　　)

(2)向浓HNO3中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓HNO3反应生成NO2(2021·山东，5C)(　　)

2．(2022·江苏，8)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　)

A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3

B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl

C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3

D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”

3．(2022·北京，12)某MOFs的多孔材料刚好可将N2O4“固定”，实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，如图所示：

已知：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0

下列说法不正确的是(　　)

A．气体温度升高后，不利于N2O4的固定

B．N2O4被固定后，平衡正移，有利于NO2的去除

C．制备HNO3的原理为：2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3

D．每制备0.4 mol HNO3，转移电子数约为6.02×1022

4．(2017·北京，12)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　　)

A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体

B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应

C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物

D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应