高考化学一轮复习讲义 大单元三　第七章　第24讲　氮及其氧化物　硝酸

第24讲氮及其氧化物硝酸[复习目标]1.了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。2.掌握硝酸的性质及应用。考点一氮及其氧化物1.氮的存在与氮的固定2.氮气(1)氮气的结构电子式：··N︙︙N··，结构式：N≡N，N2分子中有1个σ键、(2)物理性质：氮气是无色、无味、难溶于水的气体。(3)氮气的化学性质①氮氮三键的键能大，氮气化学性质较稳定。②在一定条件下发生化合反应(4)氮气的用途下列氮气的用途分别应用了氮气的什么性质？(填字母)①博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：。

A.N2的氧化性B.N2的稳定性C.N2的还原性D.N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收大量热量答案BACD3.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、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。(2)NO和NO2的比较性质NONO2色、味、态无色气体红棕色、有刺激性气味的气体水溶性不溶于水易溶于水毒性有毒，大气污染物之一有毒，大气污染物之一与水反应不反应3NO2+H2O=2HNO3+NO与氧气反应2NO+O2=2NO2不反应思考已知液溴极易汽化成红棕色的溴蒸气，你能设计哪些简单的实验鉴别二氧化氮和溴蒸气。提示方案一将气体分别通入盛有少量有机溶剂(如苯、四氯化碳)的试管中，溶液变橙红色的是溴蒸气，无变化的是NO2。方案二将气体分别通入盛有少量水的试管中，溶液变黄的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。方案三将气体分别通入盛有少量硝酸银溶液的试管中，产生淡黄色沉淀的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。4.氮氧化物对环境的影响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.NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象()5.NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂()6.NO易溶于水，所以只能用排空气法收集()7.将NH3在一定条件下转化为尿素属于氮的固定()答案1.√2.×3.×4.×5.×6.×7.×一、氮气的性质及应用1.下列有关氮气的说法错误的是()A.在氮气与氢气合成氨的反应中，氮气是氧化剂B.氮气和氧气在放电条件下发生的反应中，氮气是还原剂C.氮气性质稳定，可以作保护气D.点燃的镁条在氮气中不反应答案D解析镁条可在N2中燃烧，生成Mg3N2。二、NO、NO2的性质2.在一支50mL注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，静置后观察现象①。打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象②。振荡注射器，静置后再观察现象③。下列关于该过程的分析不正确的是()A.现象①②，主要体现了NO难溶于水、具有还原性B.现象②③，针筒示数：③<②C.过程中若将空气10mL改成15mL，③能观察到针筒内无气体剩余D.此实验启示工业上制硝酸时充入适量O2可以提高氮原子利用率答案C解析在一支50mL注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，静置后观察现象①为注射器中气体无色，注射器活塞几乎不发生移动，说明NO难溶于水；打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹，观察现象②为注射器内气体变为红棕色，气体体积减小，注射器活塞向里移动，说明NO具有还原性，被氧化为NO2；振荡注射器，静置后再观察现象③为气体由红棕色变为无色，气体体积减小，注射器活塞向里移动。过程中若将空气10mL改成15mL，则氧气约有3mL，20mLNO和3mL氧气反应时，NO过量，故③能观察到针筒内有气体剩余，C错误。3.NO、NO2产生酸雨的过程可表示为(1)写出该循环中两步反应的化学方程式：①；

②。

(2)分别写出NO或NO2与O2、H2O恰好反应完全转化为HNO3的总化学方程式：，。

答案(1)①2NO+O2=2NO2②3NO2+H2O=2HNO3+NO(2)4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3三、废气中氮氧化物的治理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+6NO5N2+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。

(3)工业尾气中氮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。

③NO2、NO的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)n(NO)，若不能完全吸收，你认为可以采取哪种最简单的措施确保有害气体被完全吸收：。

答案(1)2CO+2NON2+2CO2(2)8NH3+6NO27N2+12H2O4∶3(3)①2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O②NaNO2③≥补充适量空气废气中氮氧化物的脱硝方法(1)汽车尾气一般用催化转化法，在催化剂等条件下，将氮的氧化物转化为N2。(2)硝酸工业尾气一般采用碱液吸收法，将氮的氧化物转化为硝酸盐或亚硝酸盐。考点二硝酸1.物理性质硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。2.化学性质(1)不稳定性反应：4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑。(2)强氧化性硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。①与金属反应稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。②与非金属反应浓硝酸与C反应的化学方程式：C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。③与还原性化合物反应硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2(3)与有机物反应①硝化反应(与反应)：+HNO3+H2O。②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变黄色。1.铜、碳分别与浓HNO3反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性()2.在酸性条件下，NO3-与I-、Fe2+、SO32-3.Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中()4.试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，也可用氨水除去()5.浓HNO3和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同()6.浓HNO3溅到皮肤上，皮肤会变黄()7.浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀HNO3氧化性更强(2021·河北，10D)()8.向浓HNO3中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓HNO3反应生成NO2(2021·山东，5C)()答案1.×2.√3.√4.×5.√6.√7.×8.×一、硝酸性质的实验探究1.铜与足量浓硝酸反应的装置如图所示，下列说法错误的是()A.具支试管A中会出现红棕色气体，溶液呈绿色B.装置B的作用是缓冲气流并收集NO2C.该反应体现了浓硝酸的强氧化性和酸性D.烧杯中反应的离子方程式为2NO2+2OH-=NO3-+NO2答案B解析具支试管A中发生反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，NO2为红棕色气体，NO2溶于Cu(NO3)2溶液使溶液呈绿色，故A正确；NO2的密度比空气大，装置B不能收集NO2，故B错误；生成Cu(NO3)2体现浓硝酸的酸性，生成NO2体现浓硝酸的强氧化性，故C正确；烧杯中NO2与氢氧化钠反应生成NaNO3和NaNO2，反应的离子方程式为2NO2+2OH-=NO3-+NO2-+H22.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()实验操作现象解释或结论①向过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液呈红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3+②浓HNO3久置或光照变黄色HNO3不稳定易分解③Al箔插入稀HNO3中无现象Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的薄膜④用玻璃棒蘸取浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红后褪色浓HNO3具有酸性和强氧化性A.①② B.③④ C.②③④ D.②④答案D解析向过量的Fe粉中加入稀HNO3生成Fe2+，加入KSCN溶液时不变成红色，故①错误；浓HNO3久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3，故②正确；Al箔遇浓HNO3钝化，稀HNO3会使Al箔溶解，故③错误；使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，说明浓硝酸具有酸性和强氧化性，故④正确。二、硝酸与金属反应分析3.向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。(1)反应开始阶段产生色气体，化学方程式为。

(2)反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为。

(3)当溶解1.92gCu时，若只得到NO2、NO两种气体共1.12L(已换算标准状况)，计算反应消耗HNO3的物质的量(写出计算过程)：。

(4)等反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是。

答案(1)红棕Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(2)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(3)被还原的n(HNO3)=1.12L22.4L·mol-1=0.05mol；反应生成n[Cu(NO3)2]=1.92g64g·mol-1=0.03mol，所以反应消耗n(HNO3)=0.03mol金属与硝酸反应计算的思维流程1.(2024·江苏，6)下列化学反应表示正确的是()A.汽车尾气处理：2NO+4CON2+4CO2B.NO3-电催化为N2的阳极反应：2NO3-+12H++10e-=NC.硝酸工业中NH3的氧化反应：4NH3+3O22N2+6H2OD.CO2和H2催化制二甲醚：2CO2+6H2CH3OCH3+3H2O答案D解析该反应方程式配平错误，氧原子不守恒，A错误；NO3-电催化为N2，N元素化合价降低，发生还原反应，应是在阴极发生反应，B错误；硝酸工业中NH3发生催化氧化生成NO2.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)王水溶解铂，原因是浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性(2024·湖北，8B)()(2)HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中(2024·浙江6月选考，2D)()(3)将铜丝插入浓硝酸中，制备NO(2021·广东，12A)()答案(1)×(2)√(3)×3.[2019·江苏，16(2)②]NO和NO2的尾气处理。可用NaOH溶液吸收，主要反应：NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2OH-+2NO2=NO2-+NO3吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体的主要杂质是(填化学式，下同)；吸收后排放的尾气含量较高的氮氧化物是。

答案NaNO3NO课时精练[分值：50分](1~6题，每小题3分，7~11题，每小题4分)1.(2025·南通如皋模拟)下列含氮物质的转化属于氮的固定的是()A.N2→NH3 B.NO→N2C.NH3→CO(NH2)2 D.HNO3→NH4NO3答案A解析氮的固定指将游离态氮(N2)转化为化合态氮的过程，故选A项。2.下列关于N2的叙述不正确的是()A.雷雨天，空气中的N2与O2可反应生成NOB.N2与H2在一定条件下合成氨属于氮的固定C.N2分子中σ键与π键的比值为2∶1D.N2既可作氧化剂又可作还原剂答案C解析雷雨天时发生自然固氮，空气中N2和O2可反应生成NO，A正确；氮的固定是将空气中游离态的氮(N2)转化为含氮化合物的过程，N2与H2在一定条件下合成氨属于氮的固定，B正确；N2分子中σ键与π键的比值为1∶2，C错误；N2中N元素的化合价可以降低生成NH3或铵根离子等，也可以升高生成NO等，故N2既可作氧化剂又可作还原剂，D正确。3.1998年，三位科学家因发现NO在心血管系统中起信号分子的作用而获得诺贝尔生理学或医学奖，使得NO成为保健药物的“明星”分子。下列关于NO的说法正确的是()A.NO是酸性氧化物B.NO具有还原性，在空气中极易被氧化C.NO为红棕色有毒气体D.人工合成是产生NO的唯一途径答案B解析NO不能与碱反应生成盐和水，属于不成盐氧化物，故A错误；NO具有还原性，在空气中极易被氧化为二氧化氮，故B正确；NO是无色有毒气体，故C错误；自然界中的雷电也会使氮气和氧气反应生成NO，故D错误。4.(2025·南通启东中学12月月考)实验室制取NO2的实验原理及装置均正确的是()答案C解析A项，3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，制取NO2需用浓硝酸和Cu反应，不符合题意；B项，NO2能与NaOH等碱反应，故干燥NO2需用酸性干燥剂，不符合题意；C项，NO2的密度比空气的大，故用向上排空气法收集NO2，符合题意；D项，NO2与水反应生成HNO3和NO，故不能用水来吸收NO2，应该用NaOH等碱溶液进行尾气处理，不符合题意。5.大气中NO达到一定浓度时，会对人体造成损害。NO在大气中转化过程如下所示，下列说法正确的是()NONO2N2O5HNO3A.O3在转化过程中表现出强氧化性，与O2互为同位素B.NOx是大气污染物，在大气中有可能形成硝酸型酸雨或光化学烟雾C.N2O5是一种酸性氧化物，酸性氧化物都可以和水反应生成相应的酸D.H2O是一种直线形分子，电子式为答案B解析O3与O2是同种元素组成的不同单质，二者互为同素异形体，A错误；N2O5是一种酸性氧化物，但不是所有酸性氧化物都可以和水反应生成相应的酸，如SiO2不和水反应，C错误；H2O是一种V形分子，D错误。6.硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质对应不准确的一组是()A.硝酸能与FeO反应——酸性和氧化性B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性C.要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性答案D解析D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧化而褪色，也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证。7.汽车尾气中的氮氧化合物(NOx)与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。NOxN2O5HNO3烟(一种雾霾)下列有关该雾霾的叙述错误的是()A.该雾霾中含硝酸铵固体B.反应②是非氧化还原反应C.NH3是形成该雾霾的催化剂D.NH3可能来自过度施用氮肥答案C解析硝酸与氨气反应生成硝酸铵固体，故A正确；反应②是五氧化二氮与水反应生成硝酸，反应中没有元素化合价变化，属于非氧化还原反应，故B正确；硝酸与氨气反应生成硝酸铵固体，氨气是反应物，不是催化剂，故C错误；铵盐不稳定，易分解产生氨气，则NH3可能来自过度施用氮肥，故D正确。8.下列关于氮及其化合物的探究，结论和解释正确的是()选项操作和现象结论和解释A铜丝溶解于稀HNO3，生成无色气体金属能与强酸反应置换出氢气BNH3能使热的氧化铜产生红色物质NH3有还原性CN2与H2混合加热不反应N的非金属性弱DNO2被NaOH溶液吸收NO2是酸性氧化物答案B解析铜丝溶于稀HNO3，生成硝酸铜、NO和水，无色气体为NO，不会生成氢气，故A错误；NH3能使热的氧化铜产生红色物质，原理是3CuO+2NH3N2+3Cu+3H2O，说明氨气具有还原性，故B正确；N2与H2混合，在催化剂、高温、高压的条件下反应生成氨气，没有催化剂时加热反应速率慢，生成物的含量少，但不能说明N的非金属性弱，故C错误；NO2被NaOH溶液吸收，生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，发生歧化反应，体现NO2的氧化性和还原性，故D错误。9.下列有关NO制备及性质验证的实验装置不正确的是()A.制备NOB.提纯NOC.验证NO和氧气反应D.收集NO答案D解析NO可与氧气反应，先用碳酸钙与硝酸反应生成二氧化碳排出空气，再将铜与稀硝酸反应得到NO，A正确；气体通过水，除去挥发的硝酸蒸气和可能存在的NO2，再用浓硫酸干燥，可以得到干燥纯净的NO，B正确；NO为无色气体，遇到氧气生成红棕色的二氧化氮，C正确；NO与氧气反应，不能用排空气法收集NO，D错误。10.硝酸可用于制化肥、农药、染料等。工业制备硝酸的过程如图所示，下列说法正确的是()A.合成氨塔中采用高温有利于提高反应物的平衡转化率B.图中A和B分别为氧气和水C.常温下，铝与浓硝酸不反应，可用铝罐盛装浓硝酸D.尾气不需要净化处理，可以直接排放答案B解析由题给流程可知，高温、高压和催化剂作用下氮气和氢气在合成塔中反应生成氨气，向经氨分离器得到的氨气中通入氧气，氨气在氧化炉中与氧气共热发生催化氧化反应生成一氧化氮，在吸收塔内一氧化氮与氧气和水反应生成硝酸和一氧化氮。合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应物的转化率减小，故A错误；常温下，铝在浓硝酸中钝化，形成致密的氧化膜，阻碍反应继续进行，所以可用铝罐盛装浓硝酸，故C错误；制备硝酸得到的尾气中含有能形成光化学烟雾和酸雨的氮的氧化物，所以尾气需要净化处理，不能直接排放，否则会污染环境，故