高考化学一轮复习 考点6 无机非金属材料及其化合物（第15课时）氮及氮氧化物和硝酸课件.ppt

第15课时氮及氮氧化物和硝酸 课标版化学 一 氮单质和重要的氧化物1 氮元素在自然界中的存在形态及氮的固定2 氮气的物理性质 无色 3 氮气的化学性质4 氮的氧化物氮有多种氧化物 n2o no n2o3 no2 n2o4 n2o5等 完成no和no2的比较表 2no o22no2 红棕 难溶 3no2 h2o2hno3 no 特别提醒 1 氮的氧化物都是大气污染物 2 空气中氮氧化物是造成光化学烟雾的主要因素 3 空气中no no2主要来源于汽车尾气 硝酸工厂废气等 4 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 自测1判断下列说法是否正确 1 no只能用排水法收集 不能用排空气法收集 2 no2只能用排空气法收集 不能用排水法收集 3 no no2都是酸性氧化物 4 氮的氧化物能导致光化学烟雾和酸雨 5 co no no2都是大气污染气体 在空气中都能稳定存在 6 no2溶于水时发生氧化还原反应 7 no2通入feso4溶液中始终无明显现象 8 no2溶于水时 no2是氧化剂 水是还原剂 二者的物质的量之比为3 1 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 二 硝酸的性质1 物理性质 1 纯硝酸为无色 有 气味的液体 2 硝酸沸点较低 易挥发 在空气中遇水蒸气形成白雾 3 质量分数在69 以上的硝酸称为浓硝酸 2 化学性质 刺激性 1 强酸性稀硝酸使紫色石蕊试液 2 不稳定性 3 强氧化性硝酸无论浓 稀都有强氧化性 而且浓度越大氧化性越强 a 与金属反应稀硝酸与铜反应 浓硝酸与铜反应 变红 4hno3 浓 2h2o 4no2 o2 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o b 与非金属反应 c 与还原性化合物反应硝酸可氧化h2s so2 na2so3 feso4 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 n3fe3 no 2h2o 4 与有机物反应a 硝化反应 与c6h6反应 c6h6 hno3c6h5no2 h2ob 颜色反应 某些蛋白质遇浓硝酸时变 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2o 黄色 自测2判断下列说法是否正确 1 浓硝酸的还原产物一般是no2 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 2 硝酸与金属反应时 只体现硝酸的强氧化性 3 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 4 将浓硝酸滴在干燥的蓝色石蕊试纸上 现象是先变红后褪色 5 过量的铜与浓hno3反应有no生成 6 常温下 铝和铁在浓hno3中 钝化 说明铝和铁与浓hno3不反应 7 用浓hno3与cu反应制备no2 答案 1 2 3 4 5 6 7 自测3下列有关硝酸化学性质的叙述中 正确的是 a 浓 稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色b 硝酸能与feo反应 只表现氧化性c 硝酸可与na2s反应制得h2s气体d 浓硝酸因分解放出的no2又溶解于硝酸而呈黄色答案d浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色 故选项a错 硝酸是一种强氧化性酸 可氧化许多还原性物质 因此硝酸与na2s反应不能生成h2s 与feo反应时表现氧化性和酸性 选项b c错 选项d正确 考点一氮氧化物对环境的影响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 产生的一种有毒的烟雾 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 2 常见的nox尾气处理方法 1 碱液吸收法2no2 2naohnano3 nano2 h2ono2 no 2naoh2nano2 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 no2 n no 一般适合工业尾气中nox的处理 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 典例1 2015安徽淮北质检 最新的研究表明 一氧化氮吸入治疗法可快速改善sars重症患者的缺氧状况 缓解病情 病毒学研究同时证实 一氧化氮对sars病毒有直接抑制作用 下列关于一氧化氮的叙述正确的是 a 一氧化氮是一种红棕色的气体b 常温常压下 一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合c 含等质量氧元素的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等d 一氧化氮易溶于水 不能用排水法收集答案c一氧化氮是无色气体 常温常压下 一氧化氮可以与空气中的氧气直接化合生成二氧化氮 一氧化氮难溶于水 可以用排水法收集 氧元素质量相等则说明氧原子的物质的量相等 又因为每个一氧化氮分子与每个一氧化碳分子中都只含有一个氧原子 故c说法正确 易错警示 1 no2与n2o4存在平衡 2no2n2o4 因此实验测得no2的平均相对分子质量总大于46 2 no只能用排水法收集 不能用排空气法收集 而no2只能用向上排空气法收集 不能用排水法收集 3 验证某无色气体是no的方法是向无色气体中通入o2 或空气 无色气体变为红棕色 1 1氮的氧化物 用nox表示 是大气污染物 必须进行处理 1 汽车尾气主要含有co2 co so2 nox等物质 这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一 汽车尾气中的co来自于 no来自于 汽车尾气对环境的危害主要有 至少填两种 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 反应的化学方程式可表示为 2 用氨可将氮氧化物转化为无毒气体 已知 4nh3 6no5n2 6h2o 8nh3 6no27n2 12h2o 同温同压下 3 5lnh3恰好将3 0lno和no2的混合气体完全转化为n2 则原混合气体中no和no2的体积之比是 3 工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理 若no与no2按物质的量之比1 1被足量naoh溶液完全吸收后得到一种钠盐 该钠盐的化学式是 答案 1 汽油的不完全燃烧n2与o2在汽车汽缸内高温环境下的反应形成硝酸型酸雨 导致光化学烟雾 产生温室效应 2xco 2nox2xco2 n2 2 1 3 3 nano2解析 1 汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应 当空气不足时 汽油不完全燃烧 会产生co 当空气过量时 n2和o2在高温条件下反应生成no 汽车尾气对环境的危害很大 可以形成硝酸型酸雨 导致光化学烟雾 产生温室效应 co nox反应后生成的无毒气体为co2和n2 2 根据题意有 v no v no2 3 0l v no v no2 3 5l 则v no 0 75l v no2 2 25l v no v no2 1 3 3 no中氮元素的化合价为 2价 no2中氮元素的化合价为 4价 二者1 1混合时与naoh反应生成的盐中氮元素的化合价必然为 3价 即生成nano2 考点二有关nox与o2 h2o混合的计算1 关系式法 1 no和o2的混合气体通入水中 由2no o22no2和3no2 h2o2hno3 no得总反应方程式为4no 3o2 2h2o4hno3 2 no2和o2的混合气体通入水中由3no2 h2o2hno3 no和2no o22no2得总反应方程式为4no2 o2 2h2o4hno3 3 no no2和o2的混合气体通入水中先按3no2 h2o2hno3 no计算出生成no的体积 再加上原来混合气体中no体积 再按 1 计算 说明 4no2 o2和4no 3o2从组成上均相当于2n2o5 1 2 中的总反应都与n2o5 h2o2hno3等效 当混合气体溶于水时可利用混合气体中n o原子个数比进行分析判断 n n n o 2 得失电子守恒法当nox转化为硝酸时要失去电子 如果是nox与o2混合 则反应中o2得到的电子数与nox失去的电子数相等 典例2将容积为50ml的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体 倒置量筒在盛满水的水槽里 一段时间后 量筒里剩余气体体积为5ml 则原混合气体中no2和o2的体积比是 a 4 3b 7 43c 45 5d 18 7答案d根据反应4no2 o2 2h2o4hno3进行计算 若剩余5ml气体为o2 那么v no2 50 5 ml 36ml v o2 14ml v no2 v o2 18 7 若剩余5ml气体为no 那么未与氧气发生反应的no2为15ml v o2 50 15 ml 7ml v no2 43ml v no2 v o2 43 7 2 1如图所示 当向试管内通入21mlo2时 最后试管中的液面仍在原来的位置 则原试管中no为 a 6mlb 12mlc 16mld 18ml答案b设原试管中no为xml 则x x 21 解得x 12 故选b 考点三金属与硝酸反应的规律和相关计算 1 反应规律 1 hno3与金属反应不生成h2 还原产物 浓hno3 no2 稀hno3 no 2 cu与hno3的反应 cu与浓hno3反应时 若cu足量 开始时还原产物为no2 随着反应的进行 浓hno3变稀 还原产物为no 最终得到no2与no的混合气体 3 fe与稀hno3反应 fe过量 氧化产物为fe2 fe不足 氧化产物为fe3 2 计算方法 1 原子守恒法hno3与金属反应时 一部分hno3起酸性作用 另一部分hno3作为氧化剂被还原 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 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n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n的量进行相关计算 且溶液中要符合电荷守恒 典例3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 实验现象为 2 若铜有剩余 则反应将要结束时的化学方程式为 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 4 若将12 8g铜与一定量的浓硝酸反应 铜耗完时 共产生气体 no和no2的混合物 5 6l 标准状况 则所消耗的硝酸的物质的量是 所得气体的平均相对分子质量为 5 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5 6lo2 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 则消耗铜的质量为 6 有某硫酸和硝酸的混合溶液20ml 其中含有硫酸的浓度为2mol l 1 含硝酸的浓度为1mol l 1 现向其中加入0 96g铜粉 充分反应后 假设只生成no气体 最多可收集到标准状况下的气体的体积为 答案 1 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o铜片逐渐溶解 有红棕色的气体产生 溶液呈蓝色 2 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 3 h2so4电离出h 溶液中还有n 故又会发生反应 3cu 8h 2n3cu2 2no 4h2o 4 0 65mol41 2 5 32g 6 224ml解析 2 随着反应进行 硝酸浓度不断减小 故反应结束阶段发生的是铜与稀硝酸的反应 4 n nox 0 25mol 故消耗n hno3 2n cu n nox 2 0 25mol 0 65mol 设产生no2的物质的量为x 则no的物质的量为 0 25mol x 根据得失电子守恒有 x 1 0 25mol x 3 2解得 x 0 175mol 41 2g mol 1故所得气体的平均相对分子质量为41 2 5 铜的物质的量为2 0 5mol 即消耗铜32g 6 n cu 0 015mol n n 0 02mol n h 0 1mol 依据3cu 2n 8h 3cu2 2no 4h2o可知cu不足 n h 过量 则n no n cu 0 01mol v no 0 01mol 22 4l mol 1 0 224l 224ml 3 1有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸 其中h2so4和hno3的物质的量浓度分别是4mol l 1和2mol l 1 取10ml此混合酸 向其中加入过量的铁粉 待反应结束后 可产生标准状况下的气体的体积为 设反应中hno3被还原成no a 0 448lb 0 672lc 0 896ld 0 224l 答案b金属和混酸反应通过离子方程式计算比较简便 3fe 8h 2n3fe2 2no 4h2o 铁过量 产物为fe2 反应中fe和h 过量 生成的no的量以n为准来计算 共得no0 448l 过量的铁还可以和溶液中过量的h 反应产生h2 即有fe 2h fe2 h2 生成的h2为0 224l 所以气体体积共计0 672l 应选b 硝酸的强氧化性在反应中的体现1 硝酸与变价金属氧化物的反应如feo与稀hno3反应 3feo 10hno3 稀 3fe no3 3 no 5h2o 反应中 硝酸既表现了氧化性 又表现了酸性 而不能错误地认为 feo 2hno3fe no3 2 h2o 2 非金属单质与hno3反应的规律 1