高三化学一轮复习 第25讲 氮及其化合物 硝酸 课件

第四章

金属及其化合物第25讲

氮及其化合物

硝酸考点一

氮及其氧化物第ⅤA族——氮族元素,有：

N、P、As、Sb、Bi、Mc氮族元素考点一

氮及其氧化物NH3PH3AsH3NH3PH3AsH3PH3AsH3NH3VA:氮族元素非金属性减弱金属性增强7N氮

15P磷

33As砷

51Sb锑

83Bi铋

115Mc镆

随原子序数递增，得能力e-

，失e-能力

。1.原子结构特点:最外层都是5e-2.元素的性质:N>P>AsSb<Bi下降增强3.气态氢化物

RH3：NH3PH3AsH3①稳定性②还原性>><<<<③沸点分子间存在氢键考点一

氮及其氧化物VA:氮族元素非金属性减弱金属性增强7N氮

15P磷

33As砷

51Sb锑

83Bi铋

115Mc镆

随原子序数递增，得能力e-

，失e-能力

。1.原子结构特点:最外层都是5e-2.元素的性质:N>P>AsSb<Bi下降增强4.最高价氧化物

N2O5P2O5As2O5Sb2O5Bi2O5对应水化物

HNO3H3PO4

H3AsO4

H3SbO4HBiO3>>>>注意：HNO3、HBiO3都具有强氧化性考点一

氮及其氧化物1.氮的固定游离人工化合考点一

氮及其氧化物1.氮的固定(1)概念：将游离态的氮转变为氮的化合物。(2)途径：(1)自然固氮①雷电作用:②生物固氮(2)人工固氮:工业上合成氨N2+3H2高温、高压催化剂2NH3即：N2氮的化合物氮的固定N2+O2===2NO放电考点一

氮及其氧化物2.氮气的性质:N::N:‥N≡N键能大，946KJ/molN2+O2===2NO放电可作保护气(1)物理性质：常温下,为无色无味的气体,密度比空气略小,不溶于水(2)化学性质(或高温)N2+3H2高温、高压催化剂2NH3N2+3Mg===Mg3N2离子化合物,遇水强烈水解点燃考点一

氮及其氧化物2.氮气的性质(3)N2的用途:①工业上合成氨、制硝酸②作保护气(焊接金属、填充灯泡、保鲜食品等)③医学上液氮用于冷冻麻醉，高科技上用于制造低温环境考点一

氮及其氧化物下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？①文物馆将贵重文物保存在氮气中____________。②氮气是合成氨工业的重要原料____________。③雷电是自然界重要的固氮方式____________。④医疗上，液氮是常见的冷冻剂____________________________________。N2的稳定性N2的氧化性N2的还原性N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量考点一

氮及其氧化物(2)NO和NO2的比较性质NONO2色、味、态_______________________________________水溶性___________易溶于水毒性有毒(跟血红蛋白结合)有毒，大气污染物之一与水反应不反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO与氧气反应__________________不反应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N2O、

、N2O3、NO2(或

)、N2O5,其中属于酸性氧化物的是N2O3、

。NON2O4N2O5它们都有毒，是大气污染物N2O俗名笑气,一种麻醉剂N2O3亚硝酐

N2O5硝酐

无色无味的气体红棕色、有刺激性气味的气体不溶于水2NO＋O2===2NO2考点一

氮及其氧化物3.氮的氧化物(3)NO2NO+O2=2NO2

表现

性NO与NH3发生归中反应，表现氧化性化学性质:既有氧化性又有还原性，以还原性为主还原6NO+4NH3=5N2+6H2O制备NO:

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O考点一

氮及其氧化物3.氮的氧化物(4)NO2化学性质:既有氧化性又有还原性，以氧化性为主6NO2+8NH3=7N2+12H2O2NO2+2KI=I2+2KNO2NO2与NH3发生归中反应，表现氧化性NO2可使湿润的KI淀粉试纸变蓝制备NO2:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O考点一

氮及其氧化物3.氮的氧化物(5)NO和NO2的检验NO的检验方法：

将其通入水中，若看到红棕色褪去，而在瓶口又可以重新出现红棕色，则该气体为NO2。

向气体中通入少量O2或空气，气体由无色变为红棕色，则该气体为NO。NO2的检验方法：

考点一

氮及其氧化物3.氮的氧化物(6)Br2和NO2的鉴别淀粉KI试纸、pH试纸、NaOH溶液、蒸馏水、CCl4、AgNO3溶液现提供下列试剂，哪些试剂可行？×××√√√①通入水中，NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应后溶液呈无色，而溴蒸气溶于水后溶液呈橙色。②通入AgNO3

溶液中，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气(Br2＋H2O===HBr＋HBrO，HBr＋AgNO3===AgBr↓＋HNO3)，无此现象的为NO2。③通入CCl4有机溶剂中，易溶于CCl4

且CCl4

溶液呈橙红色的为Br2(g)，无此现象的为NO2。考点一

氮及其氧化物①“纯净”的NO2或N2O4并不纯，NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2

N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②验证某无色气体为NO的方法：向该无色气体中通入O2(或空气)，2NO＋O2=2NO2无色气体变为红棕色。③氮的氧化物都是大气污染物。④空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。⑤空气中NO、NO2主要源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。

特别提醒如图为装有活塞的密闭容器，内盛22.4LNO(标况)，若通入11.2LO2(标况)，保持恒温恒压，则最终容器中气体密度为()A.1.369g/LB.2.054g/LC.1.369g/L~2.054g/LD.大于2.054g/L解析：2NO+O2=2NO2

10.51恰好完全反应假设最终气体全为NO2：ρ=MVm=4622.4=2.054g/L2NO2N2O4又有，所以答案为DD所以,最终气体为

NO2和N2O4如图为装有活塞的密闭容器，内盛22.4LNO(标况)，若通入11.2LO2(标况)，保持恒温恒压，则最终容器中气体密度为()A.1.369g/LB.2.054g/LC.1.369g/L∽2.054g/LD.大于2.054g/LD拓展：1.若将图示活塞人为的下压,缩小气体体积,可看到什么现象？2.若固定活塞，将容器置于热水中，

可看到什么现象？气体颜色先加深，随后稍微变浅；但比原来还是深2NO2N2O4增大压强，平衡正向移动气体颜色加深2NO2N2O4为放热反应,升温,平衡逆向移动考点一

氮及其氧化物4.氮氧化物对环境的污染及防治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，产生了一种有毒的烟雾。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。③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。④NO与血红蛋白结合使人中毒。(1)常见的污染类型考点一

氮及其氧化物4.氮氧化物对环境的污染及防治(2)常见的NOx尾气处理方法工业尾气中的NOx常用碱液吸收处理，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)①碱液吸收法NO2＋NO＋2NaOH

=2NaNO2＋H2O(归中反应)2NO2＋2NaOH

=NaNO3＋NaNO2＋H2O(歧化反应)考点一

氮及其氧化物4.氮氧化物对环境的污染及防治(2)常见的NOx尾气处理方法工业尾气中的NOx常用碱液吸收处理，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)。①碱液吸收法在催化剂、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。②催化转化法2CO＋2NO易错辨析1.固氮反应一定属于氧化还原反应(

)2.N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(

)3.可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(

)4.利用AgNO3、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气(

)5.NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象(

)√××√×专项突破2.下列有关氮的氧化物的说法正确的是A.NO和NO2混合气体的尾气可以用水吸收B.4.6gNO2和N2O4混合气体中含有的氧原子数目小于0.2NAC.用湿润的淀粉-KI试纸鉴别Br2(g)和NO2D.除去NO中混有少量NO2气体时，可以用水洗涤后再干燥√专项突破→解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，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

3NO2+H2O=2HNO3+NO，2NO+O2=2NO2，故若有气体剩余

只能是NO或O2，不能是NO2。专项突破[归纳提升]氮氧化物与O2、H2O反应的计算(1)关系式法①NO和O2

通入水中由2NO＋O2===2NO2

和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3专项突破[归纳提升]氮氧化物与O2、H2O反应的计算(1)关系式法②NO2

和O2

通入水中由2NO＋O2===2NO2

和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3专项突破[归纳提升]氮氧化物与O2、H2O反应的计算

(3)原子守恒法4NO2＋O2

和4NO＋3O2

从组成上均相当于2N2O5

的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3

等效。当NO、NO2、O2

的混合气体通入水中时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。

<2∶5剩余O2N(N)∶N(O)＝2∶5恰好完全反应>2∶5剩余NO(2)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。专项突破3.将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体。(1)若剩余的气体是_____，则NO2、O2的体积分别是_____________。O28mL、4mL解题依据的化学方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：专项突破3.将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体。(2)若剩余的气体是_____，则NO2、O2的体积分别是________________。NO10.8mL、1.2mL解题依据的化学方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：专项突破4.(1)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。写出NO被CO还原的化学方程式：

_________________________________。(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3＋6NO

5N2＋6H2O，写出氨气转化NO2的化学方程式：

_________________________________，该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为_________。三、废气中氮氧化物的治理2CO＋2NO4∶3专项突破三、废气中氮氧化物的治理(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：_________________________________。②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_________。2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONaNO2考点二

硝酸1.物理性质纯HNO3常用浓HNO3：69％，15.6mol/L，呈黄色(溶解有NO2)发烟硝酸：98％以上

离子方程式时要“拆”对比

浓硫酸：98%

发烟硫酸：含SO3，98.3％以上

写离子方程式时“不拆”

色、有

气味的液体

沸点(83℃)，

挥发

能与水以任意比互溶，在空气中遇水蒸汽形成白雾。易刺激性无低考点二

硝酸2.化学性质考点二

硝酸2.化学性质(1)硝酸具有酸的通性①与金属反应：一般不生成氢气②与碱性氧化物反应：如CuO、Na2O、Fe2O3等③与碱反应：Cu(OH)2、NaOH等④与盐反应：NaHCO3、Na2CO3等⑤与指示剂反应：稀硝酸只变红

浓硝酸可使石蕊先变红后褪色[特别提醒]

在利用HNO3的酸性时，也要注意考虑它的强氧化性。如FeO与稀硝酸反应时的方程式应是：3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O而不是

FeO+2HNO3(稀)

=

Fe(NO3)2+H2OHNO3H++NO3考点二

硝酸2.化学性质(2)不稳定性

(硝酸浓度越大越不稳定)4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O△或光照

久置浓硝酸如何恢复无色？

浓硝酸该如何保存？密封于棕色瓶中,并放在阴暗处,玻璃塞(橡胶塞易被氧化)刚倒出来

久置后通入O2或加水

4NO2+O2+2H2O=4HNO3

HNO3考点二

硝酸2.化学性质(3)强氧化性

由于HNO3中的+5价氮元素有很强的得电子能力，故硝酸具有强氧化性。硝酸无论浓、稀都有强氧化性。①浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色。硝酸的强氧化性规律：①温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。

②与硝酸反应时还原剂一般被氧化成最高价态。浓硝酸表现出强氧化性和酸性考点二

硝酸2.化学性质(3)强氧化性②硝酸能氧化大多数金属（除金、铂外）,浓HNO3被还原为NO2，稀HNO3被还原为NO，更稀浓度会生成N2O、N2、NH4NO3等不同产物。(3)反应停止后,如果在溶液中再加入足量盐酸,会出现什么情况?

溶液中存在NO3-,它遇到H+后,会继续氧化铜。

(1)一开始是铜与浓硝酸反应：

Cu+4HNO3(浓)=

Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(2)随着反应进行,硝酸由浓变稀,则发生：

3Cu+8HNO3(稀)=

3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O足量的Cu中加入少量的浓硝酸,可能会发生什么反应?浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，最终应得到NO2与NO的混合气体，可利用化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系考点二

硝酸2.化学性质(3)强氧化性②硝酸能氧化大多数金属（除金、铂外）,浓HNO3被还原为NO2，稀HNO3被还原为NO，更稀浓度会生成N2O、N2、NH4NO3等不同产物。应用:用稀硝酸洗涤附在器皿内壁上的银为什么不用浓硝酸？用稀硝酸:消耗硝酸少且产生的污染性气体也少【易错提醒】(1)HNO3与金属反应一般不能产生H2。

(2)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。考点二

硝酸

硝酸虽具有强氧化性,但不能氧化金、铂。

金、铂能被王水氧化。

王水：V(浓HNO3)：V(浓HCl)=1:3的混合溶液。氧化性强于硝酸、浓硫酸资料卡片：王水考点二

硝酸2.化学性质(3)强氧化性

③硝酸能氧化非金属单质

与非金属单质

C、S、P

等在加热条件下反应，非金属元素被氧化成酸性氧化物。S＋

6HNO3(浓)H2SO4

＋

6NO2↑＋

2H2O

C＋

4HNO3(浓)CO2↑＋

4NO2↑＋

2H2O注意事项①一般氧化非金属均用浓硝酸且加热②浓硝酸只起氧化性作用③非金属往往被氧化到最高价氧化物或最高价含氧酸

P4＋20HNO3(浓)

4H3PO4＋20NO2↑＋4H2O考点二

硝酸2.化学性质(3)强氧化性

④硝酸氧化还原性物质

还原性离子和物质:SO2、

SO32-、S2-、H2S、I-、Fe2+

H2SO4SO42-SI2Fe3+3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3

+NO↑+5H2O3H2S+2HNO3(稀)=3S↓+2NO↑+4H2O6HI+2HNO3(稀)=3I2+2NO↑+4H2O涉及HNO3的离子反应常见的易错问题①忽视NO3-在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO3-不能与Fe2＋、I－、SO32-、S2－等还原性较强离子大量共存。②在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。考点二

硝酸2.化学性质(4)硝酸与有机物的反应

硝化反应：

酯化反应：

颜色反应：与含有苯环结构的蛋白质作用，呈黄色硝基苯、三硝基甲苯硝酸乙酯、硝化甘油、硝酸纤维CH3CH2OH+HNO3浓硫酸△CH3CH2ONO2

+H2O55-60℃+HNO3浓硫酸—NO2+H2O

应立即用大量的水冲洗，

再用小苏打或肥皂洗涤。万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应如何处理?考点二

硝酸3.硝酸的用途氮肥硝化纤维塑料炸药染料硝酸盐考点二

硝酸4.硝酸的制备(一)实验室制法：NaNO3+H2SO4(浓)===NaHSO4+HNO3↑微热药品：固体硝酸钠，浓硫酸

(高沸点酸制低沸点酸)

原理：装置：曲颈甑冷凝注意：①硝酸易分解,加热温度不宜过高,只可微热

②硝酸具强氧化性,对橡胶有腐蚀性,不宜用制Cl2的装置小火微热考点二

硝酸4.硝酸的制备主要原料：氨气、空气、水主要原理：(二)工业制法:NH3NONO2HNO33NO2

+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2①②③{氨的催化氧化，氧化炉}{硝酸的生成，吸收塔}理论上，原料中每1molNH3可以制得1molHNO3吸收塔:50%的稀硝酸96%以上浓硝酸尾气处理：NaOH溶液③①②考点二

硝酸5.NO3—的检验NaNO3+H2SO4(浓)==NaHSO4+HNO3△Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O浓H2SO4和Cu片有红棕色的NO2产生,就可以证明含NO3—将待测液浓缩考点二

硝酸6.硝酸盐1.概念：硝酸盐，是HNO3与金属反应形成的盐类。由金属离子和硝酸根离子组成。常见的硝酸盐有硝酸钠、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅等。2.物理性质：硝酸盐几乎全部易溶于水，只有硝酸脲微溶于水，碱式硝酸铋难溶于水，所以溶液中硝酸根不能被其他绝大多数阳离子沉淀。3.化学性质(1)不稳定性：固体的硝酸盐加热时能分解放出氧，其中最活泼的金属的硝酸盐仅放出一部分氧而变成亚硝酸盐，其余大部分金属的硝酸盐，分解为金属的氧化物、氧气和二氧化氮。考点二

硝酸6.硝酸盐(2)硝酸盐在高温或酸性水溶液中是强氧化剂，但在碱性或中性的水溶液几乎没有氧化作用。b.按金属活动性顺序表，镁到铜的硝酸盐受热分解生成金属的氧化物、氧气和二氧化氮：2Cu(NO3)2

2CuO+4NO2＋O2↑c.按金属活动性顺序表，铜以后的硝酸盐受热分解生成金属单质、氧气和二氧化氮：2AgNO3

2Ag+2NO2＋O2↑a.按金属活动性顺序表，钾到钠的硝酸盐受热分解生成亚硝酸盐和氧气：2KNO3

2KNO2＋O2↑易错辨析1.常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(

)2.可用稀HNO3与FeS固体反应制取H2S(

)3.铜、碳分别与浓HNO3反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性(

)√××√5.Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中(

)6.试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，也可用氨水除去(

)7.浓HNO3和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同(

)8.浓HNO3溅到皮肤上，皮肤会变黄(

)√×√√专项突破(1)思维流程金属与硝酸反应计算的思维流程④若向反应后溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在：n(Na＋)＝n(NO3-)＝n(HNO3)－n(NO)－n(NO2)。专项突破(1)思维流程金属与硝酸反应计算的思维流程④离子方程式计算法：金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO3-在硫酸提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式来计算3Cu＋8H＋＋2NO3-=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO3-进行相关计算，且要符合电荷守恒。专项突破二、金属与硝酸反应的定量计算2.将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答下列问题：(1)NO的体积为_______L，NO2的体积为______L。5.8245.376n(Cu)＝

＝0.51mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。根据气体在标准状况下的总体积为11.2L，有x＋y＝0.5mol，根据得失电子守恒，有3x＋y＝0.51×2mol。解得x＝0.26mol，y＝0.24mol。则V(NO)＝0.26mol×22.4L·mol－1＝5.824L，V(NO2)＝11.2L－5.824L＝5.376L。解析专项突破二、金属与硝酸反应的定量计算2.将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答下列问题：(2)参加反应的HNO3的物质的量是___________。1.52mol参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51mol×2＋0.5mol＝1.52mol。解析专项突破二、金属与硝酸反应的定量计算2.将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答下列问题：(3)待产生的气体全部释放后