適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習第4章非金屬及其化合物第19講氮及其氧化物硝酸課件

第19講氮及其氧化物硝酸【課標指引】

1.結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究,了解氮及其氧化物、硝酸的主要性質(zhì)。2.認識氮及其氧化物、硝酸在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。考點一氮及其氧化物考點二硝酸目錄索引

素養(yǎng)發(fā)展進階考點一氮及其氧化物必備知識?梳理1.自然界中氮的存在及固定

2.氮氣(1)物理性質(zhì)顏色、狀態(tài)氣味密度溶解性______氣態(tài)

無味密度比空氣略____________溶于水

游離

人工

化合

無色

小

難(2)化學(xué)性質(zhì)

寫出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:①__________________________________;

②__________________________________;

③__________________________________。

3.氮的氧化物(1)NO和NO2的比較氮的氧化物NONO2物理性質(zhì)無色、不溶于水的氣體________色、有刺激性氣味的氣體,易液化,易溶于水

化學(xué)性質(zhì)與O2反應(yīng)2NO+O2═2NO2不反應(yīng)與H2O反應(yīng)不反應(yīng)

制法試劑Cu與________反應(yīng)

Cu與________反應(yīng)

收集通常用________法收集

通常用_________法收集

不能用排空氣法收集NO的原因

紅棕

3NO2+H2O══2HNO3+NO稀硝酸

濃硝酸排水

向上排空氣

【應(yīng)用示例】NO和NO2是兩種常見的氮氧化物,都是大氣污染物。(1)2molNO與1molO2反應(yīng)后生成NO2氣體的分子數(shù)____(填“>”“=”或“<”)2NA,其原因是________________________________________________。

(2)設(shè)計簡單實驗方案驗證某無色氣體為NO:______________________。<NO2與N2O4存在平衡:2NO2

N2O4,部分NO2轉(zhuǎn)化為N2O4向該無色氣體中通入空氣(或O2),無色氣體變?yōu)榧t棕色

(2)氮氧化物的污染

關(guān)鍵能力?提升考向1含氮化合物的污染及治理例1煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx,是大氣的重要污染源之一。用Ca(ClO)2溶液對煙氣[n(SO2)∶n(NO)=3∶2]同時脫硫脫硝(分別生成

),測得NO、SO2脫除率如圖,下列說法不正確的是(

)A.SO2和NOx都會形成酸雨,NOx還會形成光化學(xué)煙霧B.隨著脫除反應(yīng)的進行,吸收液的pH逐漸減小C.SO2脫除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NOD.依據(jù)圖中信息,在80min時,吸收液中n()∶n(Cl-)=2∶3D[對點訓(xùn)練1]

下圖是在Cu基分子篩表面用NH3處理NO污染物的一種反應(yīng)機理。下列說法正確的是(

)注:圖中元素右上角的羅馬數(shù)字表示化合價。A.該過程中化合價發(fā)生變化的只有N和O兩種元素B.上述過程中催化劑首先吸附的是NOC.該過程中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物只有N2D.該過程的總反應(yīng)為4NH3+4NO+O2

4N2+6H2OD解析

從反應(yīng)流程圖可知,發(fā)生化合價變化的元素還有Cu,A錯誤;催化劑首先吸附的是NH3,B錯誤;NH3中的N被氧化生成N2,NO中的N被還原生成N2,O2中的O最終被還原生成H2O,C錯誤?？枷?氮氧化物與O2、H2O反應(yīng)的計算例2一定條件下,將充滿二氧化氮和氧氣的試管倒立于水槽中,充分反應(yīng)后,剩余氣體體積為原混合氣體體積的,則原混合氣體中二氧化氮和氧氣的體積之比可能是(

)A.8∶1 B.7∶3C.7∶2 D.4∶1B[對點訓(xùn)練2](2023·廣東深圳期中)在一定條件下,將15mLNO2和3mLO2的混合氣體置于試管中,并將試管倒立于水槽中,充分反應(yīng)后,剩余氣體的體積為(

)A.1mL B.3mL

C.5mL D.11mLA解析

將15

mL

NO2和3

mL

O2的混合氣體置于試管中發(fā)生反應(yīng):4NO2+O2+2H2O═4HNO3,剩余二氧化氮(15-3×4)

mL=3

mL,繼續(xù)反應(yīng)3NO2+H2O═2HNO3+NO,最終剩余一氧化氮1

mL,A正確?？键c二硝酸必備知識?梳理1.物理性質(zhì)硝酸是無色、________揮發(fā)、有________氣味的液體。

2.化學(xué)性質(zhì)易

刺激性

與金屬反應(yīng)稀硝酸與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______________________濃硝酸與銅反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______________________與非金屬反應(yīng)濃硝酸與C反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______________________與還原性化合物反應(yīng)硝酸可氧化Fe2+、H2S、SO2、Na2SO3、HI等還原性物質(zhì)。如稀硝酸與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式:________________________(1)不穩(wěn)定性濃硝酸不穩(wěn)定,見光或受熱易發(fā)生分解,化學(xué)方程式為_____________________________________。

(2)強氧化性(得電子,表現(xiàn)氧化性)保存于棕色試劑瓶,并置于陰涼處

3Cu+8HNO3(稀)══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(3)與有機化合物的反應(yīng)①硝酸與

反應(yīng)(取代反應(yīng)):_________________________________;

②顏色反應(yīng):含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)遇到濃硝酸時變______色。

黃

【應(yīng)用示例】向一定量的濃硝酸中加入足量的銅粉。(1)反應(yīng)開始階段產(chǎn)生的氣體是________,化學(xué)方程式為_______________________________________。

(2)反應(yīng)一段時間后又產(chǎn)生無色氣體,此時的化學(xué)方程式為_______________________________________。

(3)待反應(yīng)停止后,再加入少量的稀硫酸,銅片上又有氣泡產(chǎn)生,原因是_______________________________________(寫出離子方程式)。

NO2Cu+4HNO3(濃)══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O關(guān)鍵能力?提升考向1金屬與硝酸的定性分析例1(2024·廣東湛江部分中學(xué)聯(lián)考)將銅絲插入濃硝酸中進行如圖所示的實驗,下列說法正確的是(

)A.裝置a中出現(xiàn)紅棕色氣體,只體現(xiàn)HNO3的酸性B.一段時間后抽出銅絲,向裝置b注入水,b中氣體紅棕色變淺C.注入水后裝置b中銅片表面產(chǎn)生氣泡,說明Cu與硝酸生成H2D.裝置c用NaOH吸收尾氣,說明NO和NO2均是酸性氧化物B解析

銅與濃硝酸反應(yīng)生成紅棕色二氧化氮氣體和硝酸銅,體現(xiàn)了硝酸的強氧化性和酸性,A錯誤。一段時間后抽出銅絲,向裝置b注入水,b中氣體紅棕色變淺,二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮,B正確。注入水后裝置b中銅片表面產(chǎn)生氣泡,Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO氣體,C錯誤。酸性氧化物是指和水反應(yīng)只能生成對應(yīng)價態(tài)的酸或和堿反應(yīng)只能生成鹽和水的氧化物,NO和NO2均不是酸性氧化物,D錯誤。歸納總結(jié)(1)金屬與硝酸反應(yīng)的基本規(guī)律(2)非金屬與硝酸反應(yīng)的基本規(guī)律[對點訓(xùn)練1]

某學(xué)習小組采用下列裝置對濃硝酸與木炭的反應(yīng)進行探究。下列說法中不正確的是(

)A.反應(yīng)開始后,裝置A中充滿紅棕色氣體B.裝置B的作用是安全瓶,防止倒吸C.裝置C中溶液變藍,一定是A中生成的NO2將KI氧化為I2D.將帶火星的木條放入裝置D收集到的無色氣體中,可確認該氣體是NO還是O2C解析

熾熱的木炭和濃硝酸反應(yīng)生成二氧化碳和二氧化氮,二氧化氮為紅棕色氣體,則可觀察到三頸燒瓶中氣體的顏色為紅棕色,A正確。裝置B中進氣管和出氣管的長度相同,其作用是安全瓶,防止倒吸,B正確。裝置C中溶液變藍,但不能證明NO2將KI氧化為I2,原因是A中揮發(fā)出的HNO3(g)可能進入裝置C,將KI氧化為I2而使溶液變藍,C錯誤。將帶火星的木條伸入集氣瓶中,觀察木條是否復(fù)燃,可以判斷集氣瓶中是NO還是O2,實驗方法合適,D正確?？枷?金屬與硝酸反應(yīng)的定量計算例2(2024·湖南大學(xué)附屬中學(xué)高三模擬)某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL,平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉,最多能溶解9.6gCu。向另一份中逐漸加入鐵粉,產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析或結(jié)果錯誤的是(

)A.加入銅粉的溶液中最終有Cu(NO3)2生成B.OA段產(chǎn)生的是NO,AB段的反應(yīng)為Fe+2Fe3+═3Fe2+,BC段產(chǎn)生的是氫氣C.第二份溶液中的最終溶質(zhì)為FeSO4D.稀硫酸濃度為2.5mol·L-1A歸納總結(jié)(1)硝酸與金屬反應(yīng)計算的思維模型[對點訓(xùn)練2](2024·廣東佛山南海區(qū)調(diào)研)將10.0g銅鎂合金完全溶解于140mL某濃度的硝酸中,得到NO2和NO的混合氣體4.48L(標準狀況),當向反應(yīng)后的溶液中加入370mL4.0mol·L-1NaOH溶液時,金屬離子全部轉(zhuǎn)化為沉淀,測得沉淀的質(zhì)量為18.5g。下列說法不正確的是(

)A.該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比2∶3B.該硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度為10mol·L-1C.NO2和NO的混合氣體中,NO2的體積分數(shù)為25%D.若將混合氣體與水混合完全轉(zhuǎn)化為硝酸,則需要通入的氧氣(標準狀況)的體積為2.8LB素養(yǎng)發(fā)展進階進階1練易錯·避陷阱1.(2023·廣東中山期末)一種新型的人工固氮的原理如圖所示,下列說法正確的是(

)CA.過程①中N2被氧化B.轉(zhuǎn)化過程中所涉及的元素均呈現(xiàn)了兩種價態(tài)C.若設(shè)每一步均完全轉(zhuǎn)化,每生成1molNH3的同時生成0.75molO2D.該固氮過程節(jié)能環(huán)保,不需要提供額外的能量2.某同學(xué)進行如下實驗:序號實驗實驗現(xiàn)象ⅰ將銅粉加入試管中,再加入稀硝酸溶液變藍,液面上方呈淺紅棕色;至不再產(chǎn)生氣泡時,銅粉有剩余,余液呈酸性ⅱ繼續(xù)向ⅰ中試管加入少量NaNO3固體又產(chǎn)生氣泡,銅粉減少,液面上方呈淺紅棕色ⅲ取飽和Cu(NO3)2溶液,加入少量固體NaNO3和銅粉無明顯變化下列說法不正確的是(

)A.HNO3氧化性的強弱與其濃度大小有關(guān)B.ⅰ、ⅱ中銅粉減少的原因能用相同的離子反應(yīng)解釋C.ⅰ中余液呈酸性的主要原因是Cu2++2H2O

Cu(OH)2+2H+D.用一定濃度的H2SO4與NaNO3也能使銅粉溶解C解析

ⅰ.將銅粉加入試管中,再加入稀硝酸,稀硝酸和銅反應(yīng)生成NO、硝酸銅,溶液變藍,開始產(chǎn)生無色氣體,無色氣體又變?yōu)榧t棕色;銅粉有剩余,溶液為酸性。ⅱ.繼續(xù)向ⅰ中試管加入少量固體NaNO3,由于銅粉剩余,溶液為酸性,加入硝酸鈉,等同于加入了稀硝酸,則稀硝酸和銅反應(yīng)生成NO、硝酸銅,產(chǎn)生無色氣體,無色氣體又變?yōu)榧t棕色,同時可知推論ⅰ中余液呈酸性是硝酸有剩余。ⅲ.飽和Cu(NO3)2溶液加入少量固體NaNO3和銅粉,三者不反應(yīng),無明顯變化。ⅰ中有硝酸剩余,不能將銅全部溶解,故硝酸氧化性和濃度有關(guān),A正確;ⅰ、ⅱ銅粉減少的原因均為硝酸和銅發(fā)生了氧化還原反應(yīng):3Cu+8H++2

═3Cu2++2NO↑+4H2O,B正確;ⅰ還有剩余H+,不能說明余液呈酸性的主要原因是銅離子水解,C錯誤;

在酸性條件下具有強氧化性,可將銅氧化,故用一定濃度的H2SO4與NaNO3也能使銅粉溶解,D正確。進階2練熱點·提素能3.(2024·江蘇泰州中學(xué)期初調(diào)研)一定溫度下,探究銅與稀硝酸反應(yīng)的過程如下:下列說法不正確的是(

)A.過程Ⅰ中被還原的硝酸占反應(yīng)的硝酸總物質(zhì)的量的B.過程Ⅲ的反應(yīng)速率比過程Ⅰ快的原因是NO2溶于水,使HNO3濃度增大C.由實驗可知,NO2對該反應(yīng)可能具有催化作用D.當活塞不再移動時,再抽入空氣,銅可以繼續(xù)溶解B解析

過程Ⅰ中被還原的硝酸產(chǎn)物為NO,通過反應(yīng)方程式可得出被還原的硝酸占反應(yīng)的硝酸總物質(zhì)的量的

,A正確。過程Ⅲ中硝酸的濃度比過程Ⅰ小,因為部分硝酸轉(zhuǎn)化成NO,因此反應(yīng)速率比過程Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大,B錯誤。實驗可知,過程Ⅲ反應(yīng)速率比Ⅰ快,說明NO2可能對該反應(yīng)具有催化作用,C正確。當活塞不再移動時,再抽入空氣,NO與O2反應(yīng)生成NO2,NO2溶于水生成稀硝酸,能夠繼續(xù)溶解銅,D正確。4.如圖表示鐵與不同濃度硝酸反應(yīng)時的主要還原產(chǎn)物(、N2、N2O、NO、NO2)及含量,下列說法錯誤的是(

)A.a、b曲線代表的還原產(chǎn)物分別為

和NO2B.25.00mL12.68mol·L-1濃硝酸與足量的鐵粉完全反應(yīng),生成NO和NO2的物質(zhì)的量之比為1∶1C.56g鐵粉與足量1.54mol·L-1稀硝酸完全反應(yīng),此反應(yīng)過程中表現(xiàn)酸性的HNO3的總質(zhì)量為189gD.P點時,生成NO與物質(zhì)a轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量之比為3∶8C進階3研真題·明考向5.(2023·高考題組合)下列說法中正確的是(

)A.(浙江1月選考卷)常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng)可制備NO2B.(北京卷)鐵釘放入濃硝酸中,待不再變化后,加熱能產(chǎn)生大量紅棕色氣體C.(廣東卷)裝有NO2的密閉燒瓶冷卻后顏色變淺,則NO2轉(zhuǎn)化為N2O4的反應(yīng)吸