高考化学一轮复习 专题4.4 氮的氧化物和硝酸讲案（含解析）.doc

专题4.4 氮的氧化物和硝酸讲案（含解析）复习目标：1、掌握氮及其化合物（no、no2、hno3等）的物理和化学性质2、掌握hno3的强氧化性及相关的计算。3、了解氮及其重要化合物对环境质量的影响基础知识回顾：一、氮气及氮的氧化物1、氮气（1）氮的固定含义：使空气中 游离态 的氮转化为 化合态氮 的过程。方法：自然固氮、人工固氮（2）氮气的性质物理性质纯净的n2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的 78% 。结构：电子式为nn 结构式为 nn ，氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。化学性质通常情况下，n2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。a与h2反应：n2+3h22nh3 。b与o2反应： n2+o2=2no 。c与mg反应：n2+3mgmg3n2。2、氮的氧化物nono2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶能溶（反应）化学性质与o2反应2no+o2=2no2与h2o反应3no2+h2o=2hno3+no实验室制法（填化学方程式）3cu+8hno3(稀)=3cu(no3)2+2no+4h2ocu+4hno3(浓)= cu(no3)2+2no2+2h2o与人体环境的关系与血红蛋白结合使人中毒转化成no2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾【注意】 氮的氧化物都是大气污染物。空气中no2是造成光化学烟雾的主要因素。空气中no、no2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。no2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。no2能使湿润的淀粉-ki试纸变蓝：2no2+2ki= 2kno2+i2。no、no2均能与nh3发生归中反应生成n2。nox+nh3n2+h2o。 氮氧化合物与碱的反应2no2+2naoh=nano2+nano3+h2ono+no2+2naoh=2nano2+h2o【典型例题1】下列说法正确的是()aco、no、no2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在bno可用于某些疾病的治疗cno2通入feso4溶液中始终无明显现象d汽车尾气的主要污染成分包括no、co和n2【迁移训练1】【浙江省杭州二中2013年度高三上学期第二次月考试卷】工业废气中氮的氧化物是重要的污染源，有一种治理污染的方法是通入适量氨气将其还原为无毒物质n2和h2o，现有含氮氧化物no和no2的混合气体3l，用相同条件下的nh3 3l恰好反应完全，则混合气中no与no2的体积分数比 al:4 b1:3 cl:2 dl:l【答案】d二、硝酸1、硝酸的物理性质 色味态：无色有刺激性气味的液体 ；挥发性：易挥发 ；水溶性：与水以任意比互溶；发烟硝酸：质量分数大于98%的硝酸。2、硝酸的化学性质（1）具有酸的通性，但考虑其酸性时需首先考虑到其强氧化性。【注意】浓、稀hno3对紫色石蕊试液作用，前者使之先变红后褪色，后者只使之变红。金属与hno3反应不产生h2。比较hno3与na2co3和na2so3的反应。(前者为复分解反应，后者为氧化还原反应。)（2）不稳定性：浓硝酸显黄色，是因为hno3分解产生的no2溶解在硝酸中，说明浓硝酸具有不稳定性，化学方程式为 4hno3(浓）= o2+4no2+2h2o （加热、光照） 。（3）强氧化性与金属的反应a除pt、au外，大部分金属均能与hno3反应。bcu与浓、稀hno3发生反应的化学方程式分别为： cu+4hno3(浓） = cu(no3)2+2no2+2h2o3cu+8hno3(稀）= 3cu(no3)2+2no+4h2ocfe、al遇冷的浓hno3或浓h2so4能发生钝化，故可以用铁、铝容器贮存冷的浓hno3、浓h2so4。与非金属反应与浓hno3反应时，非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸，如碳与浓hno3反应的化学方程式为：c+4hno3（浓）= co2+4no2+2h2o 。与某些还原性化合物或离子的反应，例如：h2s、so2、hbr、hi、fecl2等。王水王水由浓硝酸与浓盐酸按体积比13混合所得，具有更强的氧化性，能使au、pt溶解。（4）与有机物的反应硝化反应（如与苯反应）；酯化反应（如与纤维素反应）；颜色反应（如与蛋白质反应）。【典型例题2】在下列反应中，硝酸既表现氧化性又表现酸性的是()afeo和hno3 bal(oh)3与hno3ch2s和hno3 dnh3与hno3【迁移训练2】硝酸铜是制备cuznal系催化剂的重要原料，制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用：cu与稀硝酸反应制取：3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2ocu与浓硝酸反应制取：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取：2cu4hno3o2=2cu(no3)22h2o下列说法正确的是()a制取相同量的硝酸铜需硝酸的量最多b制取相同量的硝酸铜产生的有毒气体比多c三种方案中硝酸的利用率d三种方案的反应都可以在铁制容器中进行考点详析：考点一：氮的氧化物溶于水的有关计算1、有关化学反应方程式3no2h2o=2hno3no 4no2o22h2o=4hno3 4no3o22h2o=4hno3 2noo2=2no2 2、不同情况及剩余气体的体积序号气体反应剩余气体剩余气体的量no2nov(no2)no2nonov(no)原v(no2)no2o241无041nov(no2)v(o2)noo243无043nov(no)原v(o2)43o2v(o2)原v(no)3、no2、no、o2三者组成的混合气体溶于水（1）先按反应后，再据表进行计算。（2）先按反应后，再据表进行计算。【注意】因为水溶液中发生反应3no2h2o=2hno3no，所以无论何种情况下水溶液中不会剩余no2。当no2和n2o4的混合气体作用于h2o时，不要忽视由于no2的消耗，n2o4会转化为no2。【典型例题3】【四川成都市2014一诊】定量的cus和cu2s的混合物投入足量的hno3中，收集到气体vl（标准状况），向反应后的溶液中（存在cu2+和so42-）加入足量naoh，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到cuo12.0g，若上述气体为no和no2的混合物，且体积比为11，则v可能为（ ）a9.0l b13.5l c15.7l d16.8l【答案】a【解析】【迁移训练3】足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和no2、n2o4、no的混合气体，这些气体与1.68 l o2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/l naoh溶液至cu2+恰好完全沉淀，则消耗naoh溶液的体积是（ ）a60 ml b45 ml c30 ml d15 ml考点二：金属与硝酸的反应的相关计算1、金属与hno3反应的一般通式（1）金属+浓硝酸金属硝酸盐+no2+h2o（2）金属+稀硝酸金属硝酸盐+no+h2o2、反应规律（1）金属与硝酸反应一般不生成h2。浓hno3一般被还原为no2，稀hno3一般被还原为no。（2）铁与稀硝酸反应，先生成fe(no3)3，若fe过量，fe(no3)3再和fe反应生成fe(no3)2。（3）铜与浓hno3反应，若cu过量，开始时硝酸的还原产物为no2，随着反应的进行，浓hno3变稀，硝酸的还原产物为no，最终应得到no2和no的混合气体。3、计算方法（1）原子守恒法 hno3与金属反应时，一部分hno3起酸的作用，以no的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的hno3中氮原子的物质的量。（2）得失电子守恒法 hno3与金属的反应属于氧化还原反应，hno3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。（3）电荷守恒法hno3过量时反应后溶液中（不考虑oh-）则有：c(no3-)=c(h+)+nc(mn+)(mn+代表金属离子)。（4）离子方程式计算法金属与h2so4、hno3的混合酸反应时，由于硝酸盐中no3-在h2so4提供h+的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或h+或no进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。【典型例题4】【四川资阳市2014届二诊】把一定质量的铁完全溶解于某浓度的硝酸中收集到0.3 mol no2和0.2 mol no。向反应后的溶液中加入足量naoh溶液充分反应，经过滤、洗涤后，把所得沉淀加热至质量不再减少为止。得到固体质量不可能为a18 gb24 gc30 gd36 g【迁移训练4】某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 ml，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g。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原混合酸中no物质的量为0.1 molboa段产生的是no，ab段的反应为fe2fe3=3fe2，bc段产生氢气c第二份溶液中最终溶质为feso4dh