高三化学一轮复习讲义 23　第一篇　第二部分　第四章　第16讲　氮及其氧化物　硝酸(基础课)

第16讲氮及其氧化物硝酸(基础课)1．了解N2的性质及应用和固氮。2．了解NO、NO2的制备及性质。3．掌握硝酸的性质及应用。4．掌握硝酸的守恒法计算。氮气与氮的重要氧化物1．自然界中氮的存在和氮的固定2．N2的结构、性质及应用(1)物理性质：__色、__味的气体，密度比空气略小，__溶于水。(2)结构与化学性质①与Mg反应：N2＋3Mg点燃Mg3N2，N2②与H2反应：___________(写化学方程式，下同)，N2表现____性。③与O2反应：_________，N2表现____性。(3)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医疗上，液氮是常见的冷冻剂：__________________。3．氮的氧化物的性质(1)氮有多种价态氧化物，氮元素从＋1价至＋5价都有相应的氧化物，依次为__________________________________，其中属于酸性氧化物的有____和____，N2O俗称笑气。(2)NO、NO2的性质比较NONO2颜色__色____色毒性________溶解性____于水易溶于水自身转化或与O2、H2O反应_____________、不与水反应2NO2⥬N2O4、____________________收集方法__________________(3)NOx与碱液的反应2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋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)，一般适用于工业尾气中NOx的处理。(4)NOx与NH3、CO的反应在催化剂、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)。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)N2

NH3和NH3

NO两步转化均为氮的固定。 ()(2)NO2与H2O反应生成HNO3，故NO2为酸性氧化物。 ()(3)Mg着火可以用N2灭火。 ()(4)氮是活泼的非金属元素，故N2的化学性质活泼。 ()(5)NO、CO的中毒原理均是与血红蛋白结合而中毒。 ()1．(人教版必修第二册内容改编)自然界中氮的循环如图所示。下列说法中错误的是()A．工业合成氨属于人工固氮B．在氮的循环中不涉及氧化还原反应C．雷电作用下N2与O2发生了化学反应D．氧元素参与了氮循环2．(人教版必修第二册内容改编)如图所示，在注射器里吸入20mLNO，然后吸入5mL水。若再吸入30mL空气(按O2体积占15计算)，夹住弹簧夹，观察现象(不考虑摩擦力)。已知常温常压下，气体摩尔体积为24.5L·mol-1。下列叙述错误的是(A．最终剩余气体体积约为36mLB．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动C．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色D．若反应前后液体体积不变，所得硝酸溶液的浓度约为0.07mol·L-13．亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料，可配制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图：(1)等物质的量的NO与NO2被Ca(OH)2吸收，反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)吸收时，采用气—液逆流接触吸收(尾气从塔底进入，石灰乳从塔顶喷淋)，其目的是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)该工艺需控制NO和NO2的物质的量之比接近1∶1，若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致_________________________________________________；若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)生产中需保持弱碱性，在酸性溶液中CaNO22会发生分解，产物之一是NOx和O2、H2O反应的计算(1)NO2和O2混合气体溶于水的计算：由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO2)∶V(O2)<4:1(2)NO与O2同时通入水中：由4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可知：V(NO)∶V(O2)<4:3硝酸1．硝酸的物理性质纯净的硝酸是无色、__挥发、有______气味的液体，与H2O以任意比互溶。实验室中一般浓硝酸的浓度为69%或16mol·L-1。2．硝酸的化学性质(1)不稳定性①反应：4HNO3△或光照2H2O＋4NO2↑＋O②现象：市售浓硝酸呈黄色的原因是________________________。③保存：浓硝酸__________________________________________。(2)强氧化性①与不活泼金属(Au、Pt、Ti除外)反应稀硝酸与铜反应：_______________________________。浓硝酸与铜反应：_______________________________。②常温下，浓硝酸使______钝化，金属表面形成一层致密的氧化物保护膜，加热时浓硝酸与Fe、Al发生反应。③与非金属反应浓硝酸与C的反应：_________________________________。④与还原性化合物反应硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+、FeO等还原性物质。稀硝酸与SO2、Fe2+反应的离子方程式分别为_____________________、__________________________。①王水是指浓硝酸和浓盐酸按体积比1∶3混合而成，可以溶解金、铂等。②一般来说，浓硝酸的还原产物为NO2，稀硝酸的还原产物为NO，当稀硝酸浓度很小，金属较活泼(如Zn、Mg)的可能生成更低价产物。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)(2024·河北卷)硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和通风。 ()(2)(2024·广东卷)由氨制硝酸，NH3→NO→NO2→HNO3，可以说明NH3和NO2均具有氧化性。 ()(3)(2023·新课标全国卷)常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象，可以得出稀硝酸的氧化性比浓硝酸强。 ()(4)(2023·山东卷)稀硝酸可以清洗附有银镜的试管。 ()(5)含4molHNO3的浓硝酸与足量Cu充分反应，生成2molNO2。 ()(6)向浓硝酸中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓硝酸反应生成NO2。 ()(7)(2024·贵州卷)向BaCl2溶液中先通入适量SO2，无明显现象，再加入稀硝酸有白色沉淀生成，说明稀硝酸有氧化性。 ()硝酸的性质及探究1．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过量的铁粉中加入稀硝酸，充分反应后，滴入KSCN溶液溶液不呈红色稀硝酸不能将Fe氧化为Fe3+②浓硝酸久置或光照变黄色HNO3不稳定易分解③Al箔插入稀硝酸中无现象Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜④用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红色后褪色浓硝酸具有酸性和强氧化性A．①②B．③④C．②③④ D．②④2．(鲁科版必修第一册内容改编)实验探究是学习化学的重要方法。以下是某研究小组探究硝酸性质的实验实验一探究铜与浓硝酸的反应图甲、乙均为铜与浓硝酸反应的装置(1)铜与浓硝酸反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)和甲装置相比，乙装置的优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________、____________________________________________________________________。实验二探究铜与稀硝酸的反应研究小组通过乙装置进行实验二，但无法确定气体产物的组成，为进一步验证气体产物，设计了丙装置。(3)如图所列装置中，可作为NO气体的收集装置的是________(填字母)。(4)实验步骤：①连接好仪器装置后，首先进行的操作是____________________________________________________________________________________________________。②将绕成螺旋状的铜丝一端插入U形管左侧胶塞内，先打开活塞A，然后从漏斗中逐渐注入稀硝酸，当U形管注满后，立即关闭活塞A，U形管中可观察到的现象为铜丝的表面有气泡生成，______________________________________。③待反应停止后打开活塞A，U形管左边液面上升，仪器a中可观察到____________________________________________________________________。(5)实验评价：通过实验现象，能否得出“铜与稀硝酸反应生成的气体只有NO”的结论？________(填“能”或“不能”)。说明理由：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。硝酸的守恒法计算3．将32g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，折合为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。(2)参加反应的HNO3的物质的量是______。(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol·L-1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为________mol·L-1。硝酸守恒法计算的思维模型[注意]对于反应后的溶液存在得失电子守恒：n(H＋)＋x×n(Mx＋)＝n(N1．(2024·湖南卷，T7)某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象：①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色；②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深；③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色；④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。下列说法正确的是()A．开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀硝酸中表面钝化B．锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀硝酸反应生成了NO2C．红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O=2HNO3＋NOD．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全(1)题中“瓶内气体呈红棕色，且逐渐变深”的理由是____________________________________________________________________。(2)题中“气泡释放速度逐渐加快”的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)题中若改为浓硝酸，其反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________，相对稀硝酸，反应速率变________。2．(2022·北京卷，T12)某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。已知：2NO2(g)⥬N2O4(g)ΔH<0下列说法不正确的是()A．温度升高时不利于NO2吸附B．多孔材料“固定”N2O4，促进2NO2⥬N2O4平衡正向移动C．转化为HNO