适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第19讲氮及其氧化物硝酸课件

第19讲氮及其氧化物硝酸【课标指引】

1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其氧化物、硝酸的主要性质。2.认识氮及其氧化物、硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。考点一氮及其氧化物考点二硝酸目录索引

素养发展进阶考点一氮及其氧化物必备知识•梳理1.自然界中氮的存在及固定

2.氮气(1)物理性质颜色、状态气味密度溶解性______气态

无味密度比空气略____________溶于水

游离

人工

化合

无色

小

难(2)化学性质

写出相关反应的化学方程式:①__________________________________;

②__________________________________;

③__________________________________。

3.氮的氧化物(1)NO和NO2的比较氮的氧化物NONO2物理性质无色、不溶于水的气体________色、有刺激性气味的气体,易液化,易溶于水

化学性质与O2反应2NO+O2═2NO2不反应与H2O反应不反应

制法试剂Cu与________反应

Cu与________反应

收集通常用________法收集

通常用_________法收集

不能用排空气法收集NO的原因

红棕

3NO2+H2O══2HNO3+NO稀硝酸

浓硝酸排水

向上排空气

【应用示例】NO和NO2是两种常见的氮氧化物,都是大气污染物。(1)2molNO与1molO2反应后生成NO2气体的分子数____(填“>”“=”或“<”)2NA,其原因是________________________________________________。

(2)设计简单实验方案验证某无色气体为NO:______________________。<NO2与N2O4存在平衡:2NO2

N2O4,部分NO2转化为N2O4向该无色气体中通入空气(或O2),无色气体变为红棕色

(2)氮氧化物的污染

关键能力•提升考向1含氮化合物的污染及治理例1煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,是大气的重要污染源之一。用Ca(ClO)2溶液对烟气[n(SO2)∶n(NO)=3∶2]同时脱硫脱硝(分别生成

),测得NO、SO2脱除率如图,下列说法不正确的是(

)A.SO2和NOx都会形成酸雨,NOx还会形成光化学烟雾B.随着脱除反应的进行,吸收液的pH逐渐减小C.SO2脱除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NOD.依据图中信息,在80min时,吸收液中n()∶n(Cl-)=2∶3D[对点训练1]

下图是在Cu基分子筛表面用NH3处理NO污染物的一种反应机理。下列说法正确的是(

)注:图中元素右上角的罗马数字表示化合价。A.该过程中化合价发生变化的只有N和O两种元素B.上述过程中催化剂首先吸附的是NOC.该过程中氧化产物和还原产物只有N2D.该过程的总反应为4NH3+4NO+O2

4N2+6H2OD解析

从反应流程图可知,发生化合价变化的元素还有Cu,A错误;催化剂首先吸附的是NH3,B错误;NH3中的N被氧化生成N2,NO中的N被还原生成N2,O2中的O最终被还原生成H2O,C错误。考向2氮氧化物与O2、H2O反应的计算例2一定条件下,将充满二氧化氮和氧气的试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体体积为原混合气体体积的,则原混合气体中二氧化氮和氧气的体积之比可能是(

)A.8∶1 B.7∶3C.7∶2 D.4∶1B[对点训练2](2023·广东深圳期中)在一定条件下,将15mLNO2和3mLO2的混合气体置于试管中,并将试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体的体积为(

)A.1mL B.3mL

C.5mL D.11mLA解析

将15

mL

NO2和3

mL

O2的混合气体置于试管中发生反应:4NO2+O2+2H2O═4HNO3,剩余二氧化氮(15-3×4)

mL=3

mL,继续反应3NO2+H2O═2HNO3+NO,最终剩余一氧化氮1

mL,A正确。考点二硝酸必备知识•梳理1.物理性质硝酸是无色、________挥发、有________气味的液体。

2.化学性质易

刺激性

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:_______________________与非金属反应浓硝酸与C反应的化学方程式:_______________________与还原性化合物反应硝酸可氧化Fe2+、H2S、SO2、Na2SO3、HI等还原性物质。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式:________________________(1)不稳定性浓硝酸不稳定,见光或受热易发生分解,化学方程式为_____________________________________。

(2)强氧化性(得电子,表现氧化性)保存于棕色试剂瓶,并置于阴凉处

3Cu+8HNO3(稀)══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(浓)══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(3)与有机化合物的反应①硝酸与

反应(取代反应):_________________________________;

②颜色反应:含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变______色。

黄

【应用示例】向一定量的浓硝酸中加入足量的铜粉。(1)反应开始阶段产生的气体是________,化学方程式为_______________________________________。

(2)反应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,铜片上又有气泡产生,原因是_______________________________________(写出离子方程式)。

NO2Cu+4HNO3(浓)══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O关键能力•提升考向1金属与硝酸的定性分析例1(2024·广东湛江部分中学联考)将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验,下列说法正确的是(

)A.装置a中出现红棕色气体,只体现HNO3的酸性B.一段时间后抽出铜丝,向装置b注入水,b中气体红棕色变浅C.注入水后装置b中铜片表面产生气泡,说明Cu与硝酸生成H2D.装置c用NaOH吸收尾气,说明NO和NO2均是酸性氧化物B解析

铜与浓硝酸反应生成红棕色二氧化氮气体和硝酸铜,体现了硝酸的强氧化性和酸性,A错误。一段时间后抽出铜丝,向装置b注入水,b中气体红棕色变浅,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,B正确。注入水后装置b中铜片表面产生气泡,Cu与稀硝酸反应生成NO气体,C错误。酸性氧化物是指和水反应只能生成对应价态的酸或和碱反应只能生成盐和水的氧化物,NO和NO2均不是酸性氧化物,D错误。归纳总结(1)金属与硝酸反应的基本规律(2)非金属与硝酸反应的基本规律[对点训练1]

某学习小组采用下列装置对浓硝酸与木炭的反应进行探究。下列说法中不正确的是(

)A.反应开始后,装置A中充满红棕色气体B.装置B的作用是安全瓶,防止倒吸C.装置C中溶液变蓝,一定是A中生成的NO2将KI氧化为I2D.将带火星的木条放入装置D收集到的无色气体中,可确认该气体是NO还是O2C解析

炽热的木炭和浓硝酸反应生成二氧化碳和二氧化氮,二氧化氮为红棕色气体,则可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为红棕色,A正确。装置B中进气管和出气管的长度相同,其作用是安全瓶,防止倒吸,B正确。装置C中溶液变蓝,但不能证明NO2将KI氧化为I2,原因是A中挥发出的HNO3(g)可能进入装置C,将KI氧化为I2而使溶液变蓝,C错误。将带火星的木条伸入集气瓶中,观察木条是否复燃,可以判断集气瓶中是NO还是O2,实验方法合适,D正确。考向2金属与硝酸反应的定量计算例2(2024·湖南大学附属中学高三模拟)某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6gCu。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是(

)A.加入铜粉的溶液中最终有Cu(NO3)2生成B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+═3Fe2+,BC段产生的是氢气C.第二份溶液中的最终溶质为FeSO4D.稀硫酸浓度为2.5mol·L-1A归纳总结(1)硝酸与金属反应计算的思维模型[对点训练2](2024·广东佛山南海区调研)将10.0g铜镁合金完全溶解于140mL某浓度的硝酸中,得到NO2和NO的混合气体4.48L(标准状况),当向反应后的溶液中加入370mL4.0mol·L-1NaOH溶液时,金属离子全部转化为沉淀,测得沉淀的质量为18.5g。下列说法不正确的是(

)A.该合金中铜与镁的物质的量之比2∶3B.该硝酸中HNO3的物质的量浓度为10mol·L-1C.NO2和NO的混合气体中,NO2的体积分数为25%D.若将混合气体与水混合完全转化为硝酸,则需要通入的氧气(标准状况)的体积为2.8LB素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东中山期末)一种新型的人工固氮的原理如图所示,下列说法正确的是(

)CA.过程①中N2被氧化B.转化过程中所涉及的元素均呈现了两种价态C.若设每一步均完全转化,每生成1molNH3的同时生成0.75molO2D.该固氮过程节能环保,不需要提供额外的能量2.某同学进行如下实验:序号实验实验现象ⅰ将铜粉加入试管中,再加入稀硝酸溶液变蓝,液面上方呈浅红棕色;至不再产生气泡时,铜粉有剩余,余液呈酸性ⅱ继续向ⅰ中试管加入少量NaNO3固体又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色ⅲ取饱和Cu(NO3)2溶液,加入少量固体NaNO3和铜粉无明显变化下列说法不正确的是(

)A.HNO3氧化性的强弱与其浓度大小有关B.ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释C.ⅰ中余液呈酸性的主要原因是Cu2++2H2O

Cu(OH)2+2H+D.用一定浓度的H2SO4与NaNO3也能使铜粉溶解C解析

ⅰ.将铜粉加入试管中,再加入稀硝酸,稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜,溶液变蓝,开始产生无色气体,无色气体又变为红棕色;铜粉有剩余,溶液为酸性。ⅱ.继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3,由于铜粉剩余,溶液为酸性,加入硝酸钠,等同于加入了稀硝酸,则稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜,产生无色气体,无色气体又变为红棕色,同时可知推论ⅰ中余液呈酸性是硝酸有剩余。ⅲ.饱和Cu(NO3)2溶液加入少量固体NaNO3和铜粉,三者不反应,无明显变化。ⅰ中有硝酸剩余,不能将铜全部溶解,故硝酸氧化性和浓度有关,A正确;ⅰ、ⅱ铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应:3Cu+8H++2

═3Cu2++2NO↑+4H2O,B正确;ⅰ还有剩余H+,不能说明余液呈酸性的主要原因是铜离子水解,C错误;

在酸性条件下具有强氧化性,可将铜氧化,故用一定浓度的H2SO4与NaNO3也能使铜粉溶解,D正确。进阶2练热点·提素能3.(2024·江苏泰州中学期初调研)一定温度下,探究铜与稀硝酸反应的过程如下:下列说法不正确的是(

)A.过程Ⅰ中被还原的硝酸占反应的硝酸总物质的量的B.过程Ⅲ的反应速率比过程Ⅰ快的原因是NO2溶于水,使HNO3浓度增大C.由实验可知,NO2对该反应可能具有催化作用D.当活塞不再移动时,再抽入空气,铜可以继续溶解B解析

过程Ⅰ中被还原的硝酸产物为NO,通过反应方程式可得出被还原的硝酸占反应的硝酸总物质的量的

,A正确。过程Ⅲ中硝酸的浓度比过程Ⅰ小,因为部分硝酸转化成NO,因此反应速率比过程Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大,B错误。实验可知,过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快,说明NO2可能对该反应具有催化作用,C正确。当活塞不再移动时,再抽入空气,NO与O2反应生成NO2,NO2溶于水生成稀硝酸,能够继续溶解铜,D正确。4.如图表示铁与不同浓度硝酸反应时的主要还原产物(、N2、N2O、NO、NO2)及含量,下列说法错误的是(

)A.a、b曲线代表的还原产物分别为

和NO2B.25.00mL12.68mol·L-1浓硝酸与足量的铁粉完全反应,生成NO和NO2的物质的量之比为1∶1C.56g铁粉与足量1.54mol·L-1稀硝酸完全反应,此反应过程中表现酸性的HNO3的总质量为189gD.P点时,生成NO与物质a转移电子的物质的量之比为3∶8C进阶3研真题·明考向5.(2023·高考题组合)下列说法中正确的是(

)A.(浙江1月选考卷)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2B.(北京卷)铁钉放入浓硝酸中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体C.(广东卷)装有NO2的密闭烧瓶冷却后颜色变浅,则NO2转化为N2O4的反应吸