高三化学一轮复习 4_4 氮的氧化物和硝酸

1、第四章 非金属及其氧化物 第四课时 氮的氧化物和硝酸,高三化学第一轮复习,知识精讲,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 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,知识精讲,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+3H2 2NH3。 B与O2反应： N2+O2=2NO 。 C与Mg反应：N2+3Mg Mg3N2,2、氮的氧

2、化物 氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。 （1）NO与NO2,知识精讲,知识精讲,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+H2O NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O,知识精

3、讲,2）氮氧化物对环境的污染及防治 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：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到 地面。 C、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,常见的NOx尾气处理方法 A、碱液吸收法 2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O 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,知识精讲,B、催化转化：在催化剂、加热条件下，氨

4、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,3、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 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。,知识精讲,不稳定性：浓硝酸显黄色，是因为

5、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,强氧化性 A、与金属的反应 除Pt、Au外，大部分金属均能与HNO3反应。 Cu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为： Cu+4HNO3(浓） = Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3(稀）= 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Fe、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,知识精讲,规律总结】硝酸与金属反应的规律 a.HNO3与金属反应一般不能产生H2。 b.还原产物一般为HNO3(浓

6、)NO2，HNO3(稀)NO；很稀的硝酸还原产物 也可能为N2O、N2或NH4NO3。 c.硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性,B、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,C、与某些还原性化合物或离子的反应，例如：H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等,D、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,知识精讲,与有机物的反应 A、硝化反应（如与苯反应）； B、酯化反应（如与纤维素反应）； C、颜色反应（如与蛋

7、白质反应,方法精讲,1、氮的氧化物溶于水的有关计算 （1）解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理 无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气 体，反应的实质是 3NO2H2O=2HNO3NO ， 2NOO2=2NO2 ， 故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 A、若NO和O2通入水中，总关系式为4NO3O22H2O=4HNO3 B、若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2O22H2O=4HNO3,2）注意原子守恒和得失电子守恒的运用 有关氮的氧化物的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。可以从得失电 子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程。如NO

8、x与O2、H2O转化 为硝酸的计算，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等,知识精讲,3）不同情况及剩余气体的体积,方法精讲,4）NO2、NO、O2三者组成的混合气体溶于水 A、先按反应后，再据表进行计算。 B、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NO2,2、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 金属+浓硝酸金属硝酸盐+NO2+H2O 金属+稀硝酸金属硝酸盐+NO+H2O,方法

9、精讲,2）反应规律 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。 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。 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,方法精讲,3）计算方法 思维模型,计算中的守恒思想的应用 A、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H

10、NO3中氮原子的物质的量,方法精讲,B、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。 C、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)。 D、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,典例精讲,例1】在一定温度下，某浓度的硝酸与金属锌反

11、应生成N02和NO，两者的物质 的量之比为1：3，则要使1mol金属锌完全反应，反应过程中消耗此硝酸 的物质的量为 （ ） A2.4 mol B2.6 mol C2.8mol D3.2 mol,答案】C 【解析】根据Zn到最后全部以Zn(NO3)2的形式存在且Zn失去的电子给了 HNO3，HNO3被还原为NO2和NO，根据电子守恒，设n(NO2)=x， n(NO)=3x，有x+3x3=1 mol2，得x=0.2，即n(NO2)+n(NO)=0.8 mol， 所以消耗的n(HNO3)=0.8 mol+1 mol2=2.8 mol，答案选C,例2】同温同压下，将NO2、NO、O2按一定的体积比充满

12、一容器积比充满一 容器，再倒置于盛水的水槽中，片刻后液体充满容器.则反应前NO2、 NO、O2气体的体积比可能是 （ ） A4:4:3 B4:3:1 C4:24:19 D4:14:7,典例精讲,答案】C 【解析】可能发生的反应有：4NO2+ O2+ 2H2O = 4HNO3，4NO+ 3O2+ 2H2O = 4HNO3，若气体能完全溶于水，即NO、NO2、O2三种气体恰好完 全反应，全部生成了硝酸，根据反应中电子得失守恒，应该有n（NO） 3+n(NO2)=n(O2)4，A4+43=1634，错误；B4+3314， 错误；C4+243194，正确；D4+143=4676=47，错误,1把少量N

13、O2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的 过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是 （ ） AO2 B SO2 C NO2、O2 DNO、O2,考题精练,答案】C 【解析】设NO2为3mol，涉及的反应有：3NO2+H2O2HNO3+NO， HNO3+NaHCO3NaNO3+CO2+H2O，2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2， 2NO+O22NO2，则3molNO2生成2molHNO3和1molNO，通入小苏打后气 体为2molCO2和1molNO，通入足量过氧化钠后生成1molO2和1molNO， 1molO2和1molNO反应后生成1molNO2，剩余0.5mol

14、O2，故最后收集到的 气体为1molNO2和0.5molO2，答案选C,2.向200 mL 2 molL1 HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量（假设生成的气 体只有一种），在此过程中，n(Fe2+)随n(Fe)变化如右图所示。下列有关说 法正确的是 （,考题精练,A该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L B向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象 C图中a=1.5、b =1.5 D当加入铁粉n mol时(0.1n0.15)，溶液中n(Fe3+)=(0.3-2n)mol,考题精练,答案】D 【解析】A.硝酸与铁反应生成硝酸铁、NO和水，不生成氢气，A项错误； B.c点处的溶液是硝酸亚铁，若加入盐酸，H、NO3-和Fe2发生氧化还原 反应生成Fe3,溶液变为黄色，B项错误；C.向硝酸中加入铁粉发生的反应 为Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O，硝酸的物质的量为0.4