2022届新高考一轮复习人教版第12讲氮及其重要化合物学案

第12讲氮及其重要化合物

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考试要求：，了解氮及其重要化合物的主要性质。，认识氮的化合物对生态环境的影响。

名师点拨：本讲知识内容丰富，涉及面广，是高考命题的热点内容之一。试题常以氮元

素及其化合物知识为载体，与基本概念、基本理论、实验、计算等密切结合。高考对本节内

容的考查主要有四点：一是结合氮及其化合物的转化考查基本概念、基本理论；二是结合

NoX和HNo3的性质考查相关实验及计算；三是以框图推断形式考查氮及化合物的性质和应

用；四是结合相关工业生产考查含氮化合物对环境质量的影响。预计2022年高考中，金属

与硝酸反应的相关计算、物质的推断和检验、以工农业生产为背景的化工生产工艺流程、有

关氮化合物性质的实验探究，环境保护的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念将是

考查的热点。

考点一氮气及氮的氧化物的性质

核心知识梳理

1.自然界中氮的存在和氮的固定

…十|电（空气中,体积分数约为

一游离态一

78%）

∣⅞⅞⅜1-懿一分为自然固氮和」三固氮

一化合态—动植物体内、上运和水体中

2.氮气

电子式为：NrN：,结构式为N三N。

（1）物理性质：_无_色_无_味气体,密度比空气略小，_不,.溶于水。熔点、沸点很低。

（2）化学性质

N2分子结构很稳定，化学性质不活泼.。

①与。2反应。

N2+O2^=2NO。（N2不能通过一步反应生成NO?）

②工业合成氨。

催化剂

Nz+3Hz无「疗2NH」。

③与Mg反应。

3Mg+N2≈∙≈Mg,Nz。

（Mg3N2是离子化合物，遇水强烈水解。）

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N,0、NO、

N2O3>NC>2（或NzCU-）、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O50氮的氧化物都

有毒，都是大气污染物。

(2)No和NCh性质的比较。

性质

NONO2

红棕色、有刺

颜色状态气味且一色无味气体

激性气味的气体

溶解性难溶于水与水反应

毒性⅛⅛

与水反应不反应3NO2+H2O=2HNO3+NQ

与氧气反应2NO+O2=2NO2不反应

①与一血红蛋白一结合，使人中

主

对人体和母形成酸雨、一光化学烟雾、破

环境的影响②转化成NCh,形成酸雨、.光坏臭氧层

化学一烟雾

试剂Cu和稀硝酸CU和浓硝酸

制法

收集用排水法收集用向上排空气法收集

注意：①氮的氧化物都有毒，其中NO?与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4,因此

实验测得NO2的平均相对分子质量总是大于46。

②脸证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入。2(或空气)，无色气体变为红棕色。

③No能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NCh能用向上排空气法收集，不能用

排水法妆集。

4.氮氧化物对环境的污染及防治

(1)常见的污染类型

a.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，产生的

一种有毒的烟雾。

b.酸雨：NQr排入大气中后，与水反应生成HNo3和HNO2，随雨雪降到地面形成酸

雨。

c.破坏臭氧层：NOx可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。

d.Nc)与血红蛋白结合使人中毒。

(2)常见的NOr尾气处理方法

a.碱液吸收法

2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O

No2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(N02)>n(N0)o一般适合

工业尾气中NQr的处理。

b.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(N?)或NQr与Co在一定温度

下催化转化为无毒气体(N2和CO2)O一般适用于汽车尾气的处理。

5.N02和湿蒸气的比较与鉴别

①NCh和漠蒸气在性质上的相似性

a.均有氧化性；

b.溶于水后溶液均呈酸性；

C.均能与碱反应。

②N02和溟蒸气的鉴别方法

鉴别浪蒸气和NCh不能用淀粉一Kl试纸、碱溶液等，但可以利用它们性质上的差异性

来鉴别。

a.通入水中，NO2溶于水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO,反应后溶液无色，

而澳蒸气溶于水后溶液呈橙色。

b.通入AgNo3溶液中，有淡黄色沉淀生成的为溟蒸气(Br2+H2OHBr+HBrO,HBr

+AgNO3=AgBrI+HNO3),无此现象的为NO2。

c.通入CCLt有机溶剂中，易溶于CCL1而且CCL溶液呈橙红色的为溪蒸气，无此现象

的为NO2。

6.隐含反应2NO2(g)N2O4(g)的应用

通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯净，因为在常温、常压下就能发生反应

2NO2(g)N2O4(g),由于此反应可逆，导致一些物理量的理论值与实际值存在差异。如在

标准状况下收集的1molNCh的体积小于L；Nc)与02混合后，平均相对分子质量应大于按

已知条件求得的数值。

飞呼基础小题自测

1.判断正误，正确的打“J”，错误的打“X”。

(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮，属于氮的固定，固氮反应一定属于氧化还原

反应。(√)

I提示］固氮是游离态的氮生成化合态的氮，所以氮的化合价一定发生变化。

(2)食品袋中充氮气可用来防腐。(√)

(3)NO中的NCh杂质气体，可通过盛有水的洗气瓶除去。(√)

［提示JNO2溶于水生成NO,便可除去No中的NO2。

(4)C0、NO、NCh都是大气污染气体，在空气中都稳定存在。(×)

［提示］Ne)遇02反应生成NO2。

(5)氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾，又是形成酸雨的主要物质。(X)

(6)N2与O?在放电条件下直接化合成NO2。(X)

［提示］N2与02在放电条件下直接化合成NO。

(7)汽车尾气中有NO*主要是汽油不充分燃烧引起的。(X)

(8)制二氧化氮时，用水或Nae)H溶液吸收尾气。(X)

(9)氮元素的非金属性很强，但N2的化学性质特别稳定。(√)

(Io)用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的NO2:2NO2+2OH=NO3+NO2+H2OO

(11)工业上利用合成氨实现人工固氮涉及氧化还原反应。(√)

(12)NO2通入FeSc)4溶液中始终无明显现象。(X)

(13)在实验室里，No和NCh均可用排水法收集。(X)

(14)NO能够与人体里血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒。(√)

(15)用湿润的淀粉Kl试纸或NaoH溶液可以鉴别澳蒸气和No2。(×)

(16)密闭容器中2molNO与ImOIo2充分反应，产物的分子数为2NA。(X)

(17)通过灼热的镁粉，可除N2中的少量氧气。(X)

(18)可用NCh与水反应制取硝酸，故NCh是酸性氧化物。(X)

(19)NO2与HzO反应中氧化剂与还原剂的质量比为1：2。(√)

2.深度思考：

(1)俗话说“雷雨发庄稼”，这说明雷雨中含有能被植物吸收利用的化合态的氮。请写

出三个有关的化学方程式：

①N2+葭0⅜NO:

②2NO+C>2=2NCb:

③3NO2+H2O=2HNO3+NO。

(2)溟蒸气和NO2都为红棕色气体,用湿润的淀粉KI试纸或NaOH溶液能鉴别它们吗？

为什么？若不能，请你设计一种简单的方法，鉴别漠蒸气和Nc)2。

I提示］(2)不能鉴别。因为这两种气体都有氧化性，都可以把Kl中的「氧化成L,从

而使试纸变蓝色。NaOH溶液可以吸收漠蒸气和NO2而形成无色溶液。鉴别的方法：①用

AgNO3溶液，BQ可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr;②用水，溶于水后有颜色的

是Br2,无颜色的是NO2。

考点突破提升

微考点1氮气及其氧化物的性质和应用

»■典例1(2021•经典习题选萃)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法不正确的是

(A)

A.氮元素均被氧化

B.工业合成氨属于人工固氮

C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化

D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环

I解析IN2-NH3中氮元素被还原，A错误；工业合成氨是氮气转化为氨气，属于人工

固氮，B正确；通过生物体，锭盐（含氮无机物）与蛋白质（含氮有机物）可相互转化，C正确;

生物体合成蛋白质的过程有C、H.O的参与，D正确。

（2）（2021∙江苏高三检测）用0、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾

气需处理后才能排放。

①N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。

NH3与02在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为2NH3+2O2^⅛NO+

3H?Oc

②No和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为

NO+NO2+2OH=2NO7+H2O

2NO2+2OH=NO2+NO?+H2O

i.下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有C（填字母）。

A.加快通入尾气的速率

B.采用气、气逆流的方式吸收尾气

C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液

ii.吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是

NaNo3（填化学式）；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是整（填化学式）。

③No的氧化吸收。用NaCK）溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中Nc）的去除率。其他条

件相同，NO转化为No3的转化率随NaClO溶液初始pH（用稀盐酸调节）的变化如下图所示。

IOO

A.在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl和NO；,其离子方程式为3HC10

+2No+H2θ=3Cl^^+2NC片+5H+。

B.NaCIO溶液的初始PH越小，No转化率越高。其原因是

，容液PH越小，溶液中HClo的浓度越大，氧化NO的能力越强.。

I解析］本题以氮氧化物的处理为载体，考查有关化学方程式或离子方程式的书写。

2

①NH3与02反应：2NH3**N2θ,O2-2O∖根据电子守恒和原子守恒，写出化

学方程式：2NH3+2O2型磐N2O+3H2O。

②i.根据用碱液吸收氮氧化物的原理，为提高去除率，可采取缓缓通入气体，气、液

逆流以及定期补加NaoH溶液的方法，故选C。

ii.从题给离子方程式看，晶体中所含主要杂质为NaNo3；当瞎WNl时，NO2.NO

77(IN(J)

可全部吸收，然兴<1时，吸收后排放的尾气中仍含有一定量的N0。

“(NO)

③A.在酸性条件下，氧化剂HCIo+2e「一CT,还原剂NO—3e「一NO?,根据电子守

恒和原子守恒，写出离子方程式：2NO+3HC1O+H2O=2NO]+3C「+5H+。B.溶液PH越

小，C(HCle))越大，氧化No的能力越强。

〔对点集训I1](l)(2021∙山东滨州高三检测)选择性催化还原技术是一种以NH3作为还原

剂，将烟气中NOX还原成无害的N?和H2O的干法脱硝技术，反应原理为

①6NO+4NH产=5N2+6H2O;

②6NO2+8NH3=7N2+12H2O;

(3)NO+NO2+2NH3=2N2+3H2OO

下列说法正确的是(D)

A.NO2为酸性氧化物

B.氮气性质不活泼，其原因是氮元素的非金属性较弱

C.反应③中标准状况下每生成LN2,NK

D.HNO3→NO→NO2,以上各步变化均能通过一步完成

I解析]NCh不是酸性氧化物,A项错误;N2的性质不活泼，是因为N2分子中存在N三N

键，键能大，B、C项错误；D项均正确。

(2)(2021•北京东城模拟)空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，我国科学家用下列实验研

究其成因：反应室底部盛有不同吸收液，将SCh和NO2按一定比例混合，以N2或空气为载

气通入反应室，相同时间后，检测吸收液中SO,的含量，数据如下：

反应室载气吸收液Sor含量数据分析

,蒸■水ai.b≈d>a≈c

N2

3%氨水bii.若起始不通入

蒸储水cNO2,则最终检测不

空气

~w~3%氨水d到soΓ

下列说法不正确的是(C)

A.控制S02和氮氧化物的排放是治理雾霾的有效措施

B.反应室①中可能发生反应：SO2+2NO2+2H2O=H2SO4+2HNO2

C.本研究表明：硫酸盐的形成主要与空气中。2有关

D.农业生产中大量使用镀态氮肥可能会加重雾霾的形成

I解析】因为空气中的硫酸盐会加剧雾霾的形成，SO2和氮氧化物在一定条件下可以产

生SOr,所以控制S02和氮氧化物的排放是治理雾霾的有效措施，故A项正确，不符合题

意；反应室①中SCh为还原剂，NOz为氧化剂，W作载体，蒸储水作吸收液，可发生反应:

SO2+2NO2+2H2O=H2SO4+2HNO2,故B项正确，不符合题意；由已知b=¾d>a^c,若

起始不通入Nθ2,则最终检测不到SOr,可知硫酸盐的形成主要与NCh有关，故C项错误,

符合题意；锭态氮肥易挥发产生氨气。由已知的数据分析可知，在载气相同，吸收液为氨水

的条件下，将SCh和NCh按一定比例混合时产生So厂的浓度较大，而空气中的硫酸盐又会

加剧雾霾的形成，所以农业生产中大量使用镀态氮肥可能会加重雾霾的形成，故D项正确，

不符合题意。

微考点2氮氧化物溶于水的定量判断

»■典例2(2021・天津高三检测)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别

装满NCh和No气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动

试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则(1)和(2)两个试管

内溶液物质的量浓度之比为(A)

A.1：1B.4：3

C.5：7D.7：5

［解析］设试管的容积为匕水充满整个试管，溶液的体积是匕无论是N02还是NO

最终都转变成了HNO3,根据氮元素守恒，生成的HNO3的物质的量相等，则硝酸的物质的

量浓度相等，故选A。

〔对点集训2〕(1)(2021•经典习题选萃)在一定条件下，将NCh和的混合气体12mL

通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为

(D)

①mL②mL③3mL④4mL

A.①②B.②③

C.③④D.①④

4

［解析］由4N0+02+2H2O=4HNO3可知，若剩余的气体是O2,则V(NO2)=^×(12mL

—2mL)=8mL,

V(O2)=12mL—8mL=4mLo

若剩余的气体是NO(2mL)=6mLNO2o

贝(∣VXO2)=］x(12mL—6mL)mL。

(2)(2021•福建福州四中月考)将容积为50mL的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体,

将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5mL,若向量筒内鼓

入氧气后，可以观察到量筒内水柱继续上升，直至量筒内完全被水充满，则原混合气体中

NCh和。2的体积比是(A)

A.43：7B.18：7

C.4：1D.22：3

［解析］NO2、O2与水的反应属于循环反应，可简化为4NO2+O2+2H2O=4HNO3;

根据“若向量筒内鼓入氧气后，可以观察到量简内水柱继续上升，直至量筒内完全被水充

满”可知，反应后剩余气体为NO,其体积为5mL,结合反应3NO2+H2O=2HNO3+NO

可知生成5mLN0,需消耗NCh的体积为5mLX3=15mL,其余的35mL混合气体按MNo2)

：V(O2)=4：1恰好发生反应，则混合气体中氧气的体积为35mL×∣=7mL,则二氧化氮

的体积为50mL-7mL=43mL,故原混合气体中No2和。2的体积比为43：7»

裤取精华：

氮的氧化物与。2、H2O反应的计算

利用关系式求解

氮的氧化物溶于水的过程中所发生的反应有：

3NO2+H2O=2HNO3+NO2N0+02=2N02o

叠加后得①4NO2+O2+2H2O=4HNO3;

(2)4NO+3O2+2H2O=4HNO3;

(3)NO2+NO+O2+H2O=2HNO3O

若No2、Ch混合气体通入水中，由①式可知其体积比有：

'=4：I,恰好完全反应，无剩余气体

<4：1,O,过量，剩余气体为O,

V(No):V(0->)<

'>4：1,No2过量，剩余气体为No

、(因过量的NCh和水反应)

若NO、O2通入水中，由②式可知其体积比有：

‘=4：3,恰好完全反应，无剩余气体

V(NO):V(O2),<4：3,。2过量，剩余气体为。2

>4：3,NO过量，剩余气体为No

若NO、No2、Ch通入水中，当V(NO):V(NO2):“。2)=1：1：1时，恰好转化为HNO3,

即按③式反应。当V(NO)：V(NO2):V(O2)#1：1：1时，可先将N02转化为NO,然后再按

照NO和Ch溶于水的反应进行计算。

依据氮氧原子个数比求解

通过上述方程式的关系，我们不难发现：无论是哪种情况，生成HNo3的NO、No2、

O2中氮氧原子个数比都为2：5。都等效于硝酸的酸肝N2O5与HzO的反应。在解题时，我

们也可以利用这个关系来进行分析判断，并最终得出结论。

'=25,无剩余气体

氮氧原子个数比｛<25,剩余气体为O?

>25,氧气不足，剩余气体为Ne)

(3)利用电子守恒关系求解

从氧化还原反应的电子得失角度分析上述反应，都是氮的氧化物被氧气氧化生成硝酸。

L

NO-^*HNO3NO2ʌɪɪ*HNO3

得4e-

O2ɪ-*HNO3

解题时，可以根据氮的氧化物失电子总数=氧气得电子总数的关系来求解。

考点二硝酸的性质和应用

核心知识梳理

1.硝酸的物理性质

⑴纯硝酸为一无色―、有_刺激性—气味的液体,熔点：一42CL、沸点：83。C、

密度：1.5g∙cm~3O

(2)硝酸沸点较低，JL一挥发,在空气中遇水蒸气形成_^。

(3)质量分数在69%以上的硝酸称为—浓硝酸。95%以上的浓硝酸叫做一发烟—硝酸。

2.硝酸的化学性质

具有酸的通性

强酸性

硝化反应苯、甲笨I启知与金属、非金

黑(磁产”属及还原性化

颜色反应⅞≠1⅞合物反应

敛日厦］不稳定性

NO2

(1)强酸性

稀硝酸使紫色石蕊试液.变红色。浓硝酸使紫色石蕊试液.先变红后褪色，反应过程

中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。

(2)不稳定性

硝酸见光或受热会分解产生No2气体。

4HN(¾(浓)^^^⅛O+4NO2t+O2t

硝酸应用棕色瓶放置在阴凉处。市售浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成的NO?溶解

在硝酸里。

(3)强氧化性

①与金属反应

稀硝酸与铜反应：

3Cu+8HNO-3(稀)=3CU(NO3)2+2NOt+4H?O

浓硝酸与铜反应：

Cu+4HN0a(浓)=Cu(NO3)2+2NO2t+2氏0

硝酸几乎能与所有金属(Au、Pt除外)反应，一般情况下，金属与浓HNo3反应生成No2,

与稀HNO3反应生成NO,与极稀的HNo3反应生成NzO或NH3。

②与非金属反应

硝酸能把许多非金属单质(如：c、S、P等)氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧

化物。如与C的反应：

C+4HNO(浓)q=CO2(+4NO2t+2H2O

③与其他还原性化合物反应

硝酸可氧化H?S、SO2、Na2SO3^FeSC)4、KI、NaBr等还原性物质。

稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：

3Fe2++4H++NOf=3Fe3++NOt+2H?0

(4)与有机物反应

A

①硝化反应(与反应)

Q÷HNO3^⅛CrNo-H2。

②颜色反应

某些蛋白质(含有苯基的蛋白质)遇浓硝酸时变一苣生_。

.____□

特别提醒

(1)浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还

原产物一般为HNc)3(浓)-*Nθ2,HNO3(稀)fNO。

(2)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应。故常温下浓硝酸可以用铁桶

盛放。

3.硝酸工业制法的反应原理

(I)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO

4NHa+502^¾N0+6H,0。

(2)N0进一步氧化生成NO2

2N0+Ch=2NCb。

(3)用水吸收NO2生成HNO3

3NO2+H2O=2HNO3+NO。

基础小题自测

1.判断正误，正确的打“J”，错误的打“X”。

(1)浓硝酸中加入用砂纸打磨过的铝条，产生红棕色气体。(X)

(2)浓硝酸在光照下久置，会变黄。(√)

(3)硝酸具有强氧化性，硝酸与Fe反应一定生成Fe?+。(X)

(4)在酸性条件下,NO■不能与Fe?+,F、ScT、S?」共存。(√)

(5)浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液，最终变为红色。(X)

(6)稀硝酸可除去试管内壁的银镜。(√)

(7)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，

稀硝酸将Fe氧化为Fe3+0(X)

(8)将可调高度的铜丝伸入到稀硝酸中溶液变蓝，所以Cu与稀硝酸发生置换反应。

(×)

(9)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应。(×)

(10)过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成。(√)

(11)浓硝酸的还原产物一般是NO?,而稀硝酸的还原产物一般是NO,并且硝酸的浓度

越大，氧化性越强。(√)

(12)硝酸与活泼金属Mg、Al等反应产生H2,而与Cu反应产生NO或者NO2。(X)

(13)常温下,可用铁制或铝制容器盛放浓HNO3,说明Fe、Al与浓HNO3不反应。(X)

(14)CU在KNo3溶液和稀H2SO4中均不溶解，能溶解在其混合液中。(√)

2.在浓硝酸中放入铜片，回答下列问题。

(1)反应开始时的化学方程式为Cu+4HNCh(浓)=CU(NO3)2+2No2t+2H2O,实验

现象为铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出。

(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为3Cu+8HNCh(稀)=3CU(NO3)2+

2N0t+4Hz0。

(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是一

加入稀H2SO4后，H卡与原溶液中的Ne)亍形成HNC)3溶液，又能与过量的CU反应.。

3.深度思考：

(1)久置的浓硝酸呈黄色，如何除去？怎样保存浓硝酸？

浓硝酸显黄色的原因是HNO3见光或受热发生分解，生成的NCh溶于其中所致；消除

的方法是通入。2(或空气)，使其发生反应4Nθ2+θ2+2H2θ=4HNC>3°浓硝酸应保存在棕

色试剂瓶中，并置于阴凉处。一(不能用橡胶塞)

(2)常温下，铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？

是。“钝化”是在铁、铝的表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了金属与硝酸的

进一步反应。

微考点1硝酸的性质及应用

典例1(1)(2021•广西高三检测)室温下，某兴趣小组用下图装置在通风橱中进行

如下实验:

实验现象

I试管I中开始无明显现象，逐渐有微小气泡生成，越来

越剧烈，液面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色

L试管∏中剧烈反应，迅速生成大量红棕色气体，溶液呈

稀硝酸混I.a国-浓硝酸

绿色，之后向绿色溶液中持续通入N2,溶液变为蓝色

下列说法正确的是（D）

A.试管I中浅红棕色气体为NO2，由硝酸被还原生成

B.等质量的CU完全溶解时，I中消耗的HNO3更多

C.换成Fe之后重复实验，依然是试管II中反应更剧烈

D.试管II中反应后溶液颜色与试管I中的不同，是由于溶有NCh

［解析］试管I中浅红棕色气体为NO和NCh的混合物，Cu与稀硝酸反应，硝酸被还

原为N0,部分No遇到空气中的氧气被氧化为红棕色的NO2,A不正确；等质量的CU完

全溶解时，因稀硝酸被还原为NO,N的化合价由+5价降到+2价，而浓硝酸被还原为No2,

N的化合价由+5价降低到+4价，故I中消耗的HNO3较少，B不正确；换成Fe之后重复

实验，Fe遇浓硝酸发生钝化，试管H中无明显变化，C不正确；试管H中持续通入氮气后，

可以把溶液中溶解的NCh带走，溶液由绿色变为蓝色，说明试管II中反应后溶液颜色与其

溶解的NO?有关，D正确。

（2）（2021•山东潍坊高三检测）某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主

要是No而设计了下列实验，装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去）。图中K为止水

夹（处于关闭状态），F是一半空的注射器。

请回答有关问题：

①设计装置A的目的是一利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气赶尽，避免No和氧

气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰_；为达到此目的,应进行的操作是打开K,

且打开分液漏斗活塞，当装置C中产生白色沉淀.时,关闭K。

②在完成①中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B

中的现象是一铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变为蓝色.；B中反应的

离子方程式为3Cu+8H++2NOf=3Cu2++2NOT+4H?0。

③装置E和F的作用是一验证无色气体为N。：为实现此作用，其操作方法是_将注射

器F中的空气推入E中或将E中的无色气体吸入注射器中.。

④装置D的作用是吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有防止倒吸的功能。

〔对点集训1〕（1）（2021•经典习题汇编）硝酸具有酸的通性，同时也具有其独特的性质，

下列有关硝酸的说法正确的是一③⑤一（填序号）。

①浓硝酸不论与铜反应还是与碳反应，均体现其酸性和强氧化性

②向稀硝酸中加入过量铁粉，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀硝

酸将Fe氧化为Fe3+

③热铜丝插入稀硝酸中产生无色气体，随后变为红棕色

④根据反应物浓度越大，反应速率越快，可知常温下，相同的铝片中分别加入足量的浓、

稀硝酸，浓硝酸中铝片先溶解完

⑤稀硝酸可除去试管内壁的银镜

⑥某溶液中加入Ba(NC)3)2溶液后产生白色沉淀，再加入足量盐酸，仍有白色沉淀，说

明原溶液中有soΓ

I解析］浓硝酸与铜的反应中生成硝酸铜体现了其酸性，生成NCh体现了其强氧化性，

而浓硝酸与碳的反应生成NCh和CCh只体现了浓硝酸的强氧化性，故①错误。过量铁粉与

稀硝酸反应：3Fe+8HNCh(稀)=3Fe(NO3)2+2Not+4H2O,即Fe过量时，生成Fe(NO3)2,

溶液中不可能存在Fe?+,滴加KSCN溶液，溶液不会呈血红色，故②错误。热铜丝与稀硝

酸反应，生成无色的NO,Nc)又与反应生成红棕色的NCh,故③正确。通常情况下，反

应物浓度越大，反应速率越快，然而常温下，铝在浓硝酸中钝化，不溶于浓硝酸，故④错误。

硝酸的氧化性很强，能与Au、PI以外的金属反应，所以可用稀硝酸除去试管内壁的银镜，

故⑤正确。硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可以将溶液中的亚硫酸根离子氧化为硫

酸根离子，因此若原溶液中存在亚硫酸根离子，滴加Ba(Ne)3)2溶液后，产生白色沉淀BaSO3,

再加入足量盐酸，硝酸根离子在酸性条件下将BaSO3氧化为BaSO4,此时仍有白色沉淀，

故⑥错误。

(2)下列有关实验操作、现象、解释或结论都正确的是(D)

选项实验操作现象解释或结论

过量的Fe粉中加入稀硝

溶液呈

①酸，充分反应后，滴入稀硝酸将Fe氧化为Fe3+

红色

KSCN溶液

②浓硝酸久置或光照变黄色HNo3不稳定易分解

Al箔表面被HNo3氧化，

③Al箔插入稀硝酸中无现象

形成致密的氧化膜

用玻璃棒蘸取浓硝酸点到浓硝酸具有酸性和强氧化

④试纸先变红色后褪色

蓝色石蕊试纸上性

A.①②B.③④

C.②③④D.②④

I解析］过量的铁粉加入稀硝酸生成Fe?+,加入KSCN溶液时，颜色不变，故①错误；

浓硝酸久置变黄是因为HNo3分解产生的NCh溶于HNc)3溶液所致，故②正确；AI箔遇浓

硝酸钝化，稀硝酸会使Al箔溶解，故③错误；浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊

试纸先变红色后褪色，故④正确。

(3)在如图所示的实验装置中，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有适量铜

片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一大烧杯，请回答下列问题：

大烧杯

①实验过程中，观察到的主要现象是：

A.铜片表面产生气泡，铜片慢慢溶解，最后消失；

B.小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色.；

C.一大烧杯中有红棕色气体生成，后来慢慢变成无色一；

D._大烧杯内液面上升，水槽中液面下降.

②用该装置做铜与浓硝酸反应的实验，最突出的优点是反应体系封闭，无氮氧化合物

逸出，不污染环境一。

③若要验证最终得到的气体生成物，最简便的操作及现象是.轻轻撇起倒扣的大烧杯，

通入适量的空气，若有红棕色气体生成，则证明最终气体生成物为No。

鸳萃取精华：

硝酸强氧化性的反应规律

Z中性或碱性溶液NO如强氯化⅛.♦有

M¾发住反应,能与给大多敬高孑姑存.

当溶液酸性较强时，相当于野成1硝酸溶液，此

H*M¾时M¾表现强t/口性,即/0：在酸性条件T与还

原性粒孑如S2-、卜、F∕∙苛彳、能大量洪石。

I-------------------------------------------------------------------------------

硝酸能玄离其布酸的通性，能使维色石离溶液变

Ψ红,又因酸性条件TNO洒强氯化性而使石密溶液梃色

稍酸浓宸越•太，其还原产物价卷越高.一般情况>为：

YHNO3(-X-)------NC>2HNO,(^)-------NO

拓馥中+5价的N氯化性远大孑所以稍酸与金属反

(3)应加住成H2,且金属一般被氧化为高价卷,若金属过

量且有交竹,将住成低价卷金属稻蕨拉.弗温T,Al.

Fe遇浓循酸发住钝化,科非不反应

,一金属与浓砰酸反应，先放出No2气体，后随鞘酸浓宸变

多小，放出TVO先体；Z〃号港源金属与济科酸反应时可能

点“0、N2。、N2、XH√VO3等多利还原弃物

微考点2硝酸与金属反应的计算

»■典例2(2021.山东青岛二中调研)如图表示铁与不同浓度硝酸反应时，各种还原

产物的相对含量与硝酸浓度的关系，则下列说法不正确的是(B)

0

9

8

7

6

5

4

3

2

1

A.一般来说，硝酸与铁反应的还原产物不是单一的

B.moLI∕IHNo3溶液反应得到标准状况下气体L,mol

C.硝酸的浓度越大，其还原产物中价态越高的成分越多

D.mol∙L∣时还原产物是NO、No2、N2O,且其物质的量之比为5：3：1

［解析］根据图像可知硝酸的还原产物有多种，因此一般来说，硝酸与铁反应的还原产

物不是单一的，A正确；参加反应的硝酸包括被还原的，以及没有被还原的(转化为硝酸盐)

mol,B错误；根据图像可知随着硝酸浓度的升高，No2mol∙L∕I时还原产物是NO、NO2.

N2O,且其物质的量之比为10：6：2=5：3：1,D正确。

〔对点集训2〕⑴(2021•山东滨州高三检测)将g的Mg、Cu混合物完全溶解于足量的

硝酸中，收集反应产生的气体x(假定产生的气体全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的

Nae)H溶液，产生g沉淀。根据题意推断气体X的成分可能是(D)

A.molNO2molNO

B.molNO2molN2O4

C.0.6molNO

D.0.1molN0>0.2molNO2⅛0.05molN2O4

［解析］向Mg、Cu混合物与足量的硝酸反应所得溶液中加入足量的NaOH溶液，产生

g沉淀为氢氧化镁、氢氧化铜，所以沉淀中氢氧根的质量为g-g=g,物质的量为万1⅛T

I/g∙moι

mole^,确定D项符合。

(2)(2021•福州模拟)将g的铜和某浓度的硝酸充分反应，生成L(标准状况)的气体，则

参加反应的硝酸为1mol,将这L的气体和标准状况下—L的氧气混合，再通入水中没

有气体剩余。

［解析］因为硝酸的浓度不确定，故生成的气体可能是NCh或No也可能是NCh与NO

的混合气体。因N原子守恒，所以参加反应的硝酸”(HNCh)=2"［Cu(N03)2］+"(NQJ=2〃(CU)

+“(NO、)=』g1∣X2+错误！=1mol；因产生的气体和氧气最终变为硝酸，在上述两个

04g∙moι

过程中只有两种元素铜、氧的化合价发生变化，根据电子得失守恒，则〃(O2)X4=〃(CU)X2,

1σ1

即〃(O2)=∕1(CU)X5=N—c1^×?mol,体积为Lo

264gɪnol2

鸳萃取精华:

硝酸与金属反应中的守恒思想

fτi⅞做够性IMM动μη

曲瞑化性商心~

袤现酸性的HNO-和袤况氯化性的HNO(转

Ilaɔʌi3

经2化为MλMJJ中氮质孑⅛∙物质的受笋1反

守图y/方消超的HNOi比贫底孑的物质的重

得失心ʌ表配氮化性的HNO,中辄尿孑得也孑敢要孑

孑守恒；金属失之孑数

(电/新∖HM¾过重的，氏鱼宸洛波/C(NO3)MOH-)

(守∣⅛]•代袤金属离孑)

①若生成的气体NO、No2恰好完全溶于Nae)H溶液，由于生成物中Na卡与N原子个数

比为1：1,则〃(NaOH)=〃(No2)+"(NO)

②金属与HNo3、H2SO4混合酸反应时，NOl在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属

反应，此时应采用离子方程式来分析：先进行过量判断，