適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考化學一輪總復習第4章非金屬及其化合物第12講氮及其氧化物硝酸課件新人教版

第12講氮及其氧化物硝酸選考目標要求1.了解氮及其氧化物的主要性質及應用,了解氮氧化物對環(huán)境的影響,能對與化學有關的社會熱點問題作出正確的價值判斷。2.掌握硝酸的性質及應用,深刻認識化學對社會發(fā)展的重大貢獻,具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學觀念。命題分析1.重點關注氮的氧化物實驗探究和氮的氧化物對環(huán)境的影響。2.掌握硝酸的性質,特別是硝酸的強氧化性,硝酸與金屬反應的計算方法,有關硝酸化學性質的實驗探究是考查重點。知識點一氮及其氧化物落實主干基礎1.氮的存在和氮的固定

2.氮氣的性質

物理性質

無色無味氣體,密度比空氣略小,難溶于水化學性質(N≡N共價鍵牢固,分子穩(wěn)定)氧化性與Mg反應:3Mg+N2

Mg3N2與H2反應:N2+3H2

2NH3還原性與O2反應:N2+O22NO名師點撥(1)N2到NO2不能一步轉化完成。(2)Mg3N2只能干態(tài)制取,遇水強烈反應,生成氫氧化鎂沉淀,放出氨氣。3.氮的氧化物(1)氮有多種價態(tài)的氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等,其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。(2)NO和NO2性質的比較物質NONO2顏色無色紅棕色溶解性不溶于水易溶于水化學性質與O2反應2NO+O2===2NO2—與H2O反應—3NO2+H2O===2HNO3+NO毒性有毒有毒名師點撥(1)氮的氧化物都有毒,其中NO2與N2O4存在下列平衡:2NO2N2O4,因此實驗測得NO2的相對分子質量總大于46。(2)驗證某無色氣體為NO的方法:向無色氣體中通入O2(或空氣),無色氣體變?yōu)榧t棕色。(3)NO與血紅蛋白結合使人中毒。4.氮氧化物對環(huán)境的污染及防治(1)常見的污染類型光化學煙霧NOx在紫外線作用下,與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學反應,產生一種有毒的煙霧酸雨NOx排入大氣中后,與水反應生成HNO3和HNO2,隨雨雪降到地面破壞臭氧層NO2可使平流層中的臭氧減少,導致地面紫外線輻射量增加(2)常見的NOx尾氣處理方法①堿液吸收法2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2ONO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO),一般適合于工業(yè)尾氣中NOx的處理。②催化轉化法在催化劑、加熱條件下,氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體(N2);NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體(N2和CO2),一般適用于汽車尾氣的處理。[練一練]1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)N2分子的結構穩(wěn)定,因而氮氣不支持任何物質的燃燒。(

)(2)NO2與堿反應生成鹽和水,故NO2是酸性氧化物。(

)(3)制取二氧化氮時,用水或NaOH溶液吸收尾氣。(

)(4)溴蒸氣和NO2都是紅棕色氣體,可用濕潤的淀粉KI試紙和NaOH溶液鑒別。(

)(5)在實驗室中,NO、NO2均可用排水法收集。(

)×××××2.汽車尾氣主要含有CO、NOx等有害物質,這種尾氣逐漸成為空氣污染的主要來源之一。(1)汽車尾氣中的CO來自

,

NO來自

。汽車尾氣對環(huán)境的危害主要有

(至少填兩種)。

(2)NOx能形成酸雨,寫出NO2轉化為HNO3的化學方程式:

。

汽油的不完全燃燒

N2與O2在汽車汽缸內的高溫環(huán)境下的反應

形成硝酸型酸雨、導致光化學煙霧

3NO2+H2O===2HNO3+NO突破命題視角角度一

氮氣、NO和NO2的性質1.(2023·江西鷹潭一中高三期中)關于氮氣的下列說法不正確的是(

)A.氮氣穩(wěn)定是因為其分子中存在氮氮三鍵,鍵能大B.氮氣在一定條件下可與某些物質反應,生成的產物都是共價化合物C.工業(yè)上采用將空氣液化、蒸發(fā)方法分離制得氮氣D.利用液氮制造低溫環(huán)境,可使某些超導材料獲得超導性能B解析

氮氣穩(wěn)定是因為其分子中存在氮氮三鍵,鍵能大,不易斷裂,故A正確;氮氣在一定條件下可與Mg反應,生成的Mg3N2屬于離子化合物,故B錯誤;在工業(yè)上利用氮氣和氧氣沸點的不同,采用分離液態(tài)空氣的方法制取氮氣;利用氧氣的沸點比氮氣的沸點高,將空氣液化后再蒸發(fā),首先蒸發(fā)出來的是沸點低的氮氣,剩下的是氧氣,故C正確;由于液氮沸點低,且液氮汽化時吸收大量熱量,故利用液氮制造低溫環(huán)境,可使某些超導材料獲得超導性能,故D正確。2.將盛有12mLNO2和O2混合氣體的量筒倒立于水槽中,充分反應后,還剩余2mL無色氣體。(1)若剩余的氣體是

,則NO2、O2的體積分別是

。

(2)若剩余的氣體是

,則NO2、O2的體積分別是

。

O2

8mL、4mLNO

10.8mL、1.2mL解析

解題依據的化學方程式:4NO2+O2+2H2O===4HNO3;3NO2+H2O===2HNO3+NO。設O2的體積為x,剩余的氣體有兩種可能:(1)若剩余O2,則V剩=x-×(12

mL-x)=2

mL,解得x=4

mL,則NO2的體積是8

mL;(2)若剩余NO,則V剩=×[(12

mL-x)-4x]=2

mL,解得x=1.2

mL,則NO2的體積是10.8

mL。角度二

廢氣中氮氧化物的治理3.(2023·遼寧高三新高考聯調)間接電解法可對大氣污染物NO進行無害化處理。其工作原理如圖所示(質子膜只允許H+通過)。下列有關說法錯誤的是(

)A.電極b接電源正極,電解過程中附近溶液的pH增大

C.電解過程中右側Na2SO4的濃度增大D.電解過程中有4molH+通過質子膜時,可處理60gNO答案

A4.(1)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉化法處理,使它們相互反應生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式:

。

(2)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體,如4NH3+6NO5N2+6H2O,寫出氨氣轉化NO2的化學方程式:

,該反應中氧化產物與還原產物的質量之比為

。

(3)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。①NO2被燒堿溶液吸收時,生成兩種鈉鹽,其物質的量之比為1∶1,寫出該反應的化學方程式:

。

②NO與NO2按物質的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽,該鈉鹽的化學式是

。

2CO+2NON2+2CO28NH3+6NO27N2+12H2O4∶32NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2ONaNO2誤區(qū)警示(1)氮的固定指氮元素由游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài),故NH3轉化為NO、HNO3轉化為NO等反應不是氮的固定。(2)通常收集氣體的方法中,NO只能用排水法收集;NO2只能用向上排空氣法收集。知識點二硝酸落實主干基礎1.物理性質硝酸是無色易揮發(fā)的液體,有刺激性氣味。實驗室常用濃硝酸質量分數為69%,物質的量濃度約為16mol·L-1,95%以上的硝酸稱為“發(fā)煙硝酸”。2.化學性質

(1)不穩(wěn)定性反應:4HNO3(濃)2H2O+4NO2↑+O2↑。①市售濃硝酸呈黃色的原因:硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。②硝酸要保存在棕色試劑瓶中,置于冷暗處,不能用橡膠塞。(2)強氧化性硝酸無論濃、稀都有強氧化性,而且濃度越大氧化性越強。①與金屬單質反應稀硝酸與銅反應:3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;濃硝酸與銅反應:Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。②與非金屬單質反應如濃硝酸與C的反應:C+4HNO3(濃)CO2↑+4NO2↑+2H2O。③與還原性化合物反應硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、FeSO4等還原性物質。如稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式為(3)與有機物反應

②顯色反應:含苯環(huán)的蛋白質遇到濃硝酸變黃色。

易錯警示(1)硝酸濃度越大,其還原產物的價態(tài)越高。還原產物一般為HNO3(濃)→NO2,HNO3(稀)→NO,如果硝酸的濃度很稀,其產物也可能是N2O或NH4NO3。(2)濃硝酸能使紫色石蕊溶液先變紅,后褪色,該反應過程中濃硝酸表現強酸性和強氧化性;常溫下,鐵、鋁遇濃硝酸發(fā)生“鈍化”,并非不反應,故濃硝酸可以用鐵桶盛放。[練一練]1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)實驗室中可以用鋅與稀硝酸反應制取氫氣。(

)(2)Fe與稀硝酸、稀硫酸反應均有氣泡產生,說明Fe與兩種酸均發(fā)生置換反應。(

)(3)可用稀硝酸與FeS固體反應制取H2S。(

)(4)過量的銅與濃硝酸反應,產物中一定有NO。(

)(5)向稀硝酸中加入NaHSO3溶液,發(fā)生反應的離子方程式為(6)1molFe與足量的稀硝酸反應,轉移2mol電子。(

)×××√××2.下述實驗中均有紅棕色氣體產生,對比分析所得結論不正確的是(

)A.由①中的紅棕色氣體,推斷產生的氣體一定是混合氣體B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應C.由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產物D.③的氣體產物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應D解析

①中的碎玻璃不與濃硝酸反應,但仍有紅棕色氣體產生,說明濃硝酸受熱分解產生了二氧化氮和氧氣,A正確;通過A分析可知,濃硝酸受熱可以分解產生二氧化氮和氧氣,所以②中紅棕色氣體可能來源于濃硝酸分解,即不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應,B正確;實驗③中木炭沒有與濃硝酸接觸,濃硝酸沒有被加熱,生成的紅棕色氣體二氧化氮只能是揮發(fā)出的硝酸蒸氣與紅熱木炭反應或是揮發(fā)出的硝酸受熱分解,從生成的二氧化氮看,都是來源于HNO3中+5價氮元素,所以紅棕色氣體是還原產物,C正確;由于空氣中含有氧氣,因此紅熱的木炭可能與氧氣反應產生了CO2,且③中木炭和濃硝酸并沒有接觸,因此不能說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應,D錯誤。角度一

與硝酸反應的定性分析1.(2023北京東城區(qū)高三期末)如圖所示,向一定量的鐵粉中加入一定體積12mol·L-1的濃硝酸并加熱,待反應結束后,下列微粒在體系中一定存在的是(

)A.①④

B.①⑤C.②④⑤

D.①②③⑤A解析

無論鐵粉是否過量,鐵與濃硝酸加熱反應均生成硝酸鹽,則體系中一定大量存在

,故①正確;若硝酸過量,鐵與濃硝酸加熱反應生成硝酸鐵,體系中存在Fe3+,若鐵粉過量,鐵與濃硝酸加熱反應生成硝酸亞鐵,體系中不存在Fe3+,則體系中可能存在Fe2+,故②錯誤;若硝酸過量,鐵與濃硝酸加熱反應生成硝酸鐵,體系中存在Fe3+,若鐵粉過量,鐵與濃硝酸加熱反應生成硝酸亞鐵,體系中不存在Fe3+,則體系中可能存在Fe3+,故③錯誤;鐵與濃硝酸開始加熱反應只生成二氧化氮,則體系中一定大量存在二氧化氮,故④正確;鐵與濃硝酸加熱反應只生成二氧化氮,隨反應的進行,硝酸濃度會變低,鐵與稀硝酸反應生成一氧化氮,則體系中可能存在一氧化氮,故⑤錯誤;符合題意的是①④,故選A。角度二

與硝酸反應的定量計算2.(2023·浙江紹興稽山中學段考)足量銅溶于一定量濃硝酸中,產生NO2、N2O4、NO的混合氣體,這些氣體若與1.12LO2(標準狀況)混合后通入水中,氣體被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5mol·L-1H2SO4溶液100mL,則繼續(xù)溶解的Cu的質量為(

)A.6.4g B.9.6gC.19.2g D.24gC3.[2023·福建福州八縣(市)協(xié)作校聯考]向含xmolHNO3和y