高考化學(xué) 總復(fù)習(xí)學(xué)案20 氮的氧化物和硝酸

1、學(xué)案20 氮的氧化物和硝酸考綱要求1.了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。2.了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響。3.氮元素單質(zhì)及其化合物知識的綜合應(yīng)用。知識點(diǎn)一氮?dú)饧暗难趸?氮?dú)?1)氮的固定使空氣中_的氮轉(zhuǎn)化為_的過程。(2)氮?dú)獾男再|(zhì)物理性質(zhì)純凈的N2是一種無色無味的氣體，難溶于水，在空氣中約占總體積的_。結(jié)構(gòu)：電子式為_，結(jié)構(gòu)式為_，氮氮三鍵的鍵能大，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)不活潑?；瘜W(xué)性質(zhì)通常情況下，N2化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，只在高溫、放電、催化劑等條件下才能發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)。a與H2反應(yīng)：_。b與O2反應(yīng)：_。問題思考1N2的穩(wěn)定性和氮元素的活潑性是否矛盾？ 2氮的

2、氧化物NONO2物理性質(zhì)顏色毒性溶解性化學(xué)性質(zhì)與O2反應(yīng)2NOO2=2NO2與H2O反應(yīng)3NO2H2O=2HNO3NO實(shí)驗(yàn)室制法(填化學(xué)方程式)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OCu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O與人體、環(huán)境的關(guān)系與血紅蛋白結(jié)合使人中毒轉(zhuǎn)化成NO2形成酸雨、光化學(xué)煙霧形成酸雨、光化學(xué)煙霧特別提示氮的氧化物都是大氣污染物?？諝庵蠳O2是造成光化學(xué)煙霧的主要因素?？諝庵蠳O、NO2主要來源于煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠等。NO2：既有氧化性又有還原性，以氧化性為主。NO2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)。問題思考2如何鑒別NO2與溴蒸氣？

3、知識點(diǎn)二硝酸1硝酸的物理性質(zhì)色味態(tài)：_；揮發(fā)性：_；水溶性：_；發(fā)煙硝酸：_。2硝酸的化學(xué)性質(zhì)(1)強(qiáng)酸性稀硝酸能使紫色石蕊試液變_色，濃硝酸能使石蕊試液先變_色，微熱后褪色。(2)不穩(wěn)定性：濃硝酸顯黃色，是因?yàn)開，說明濃硝酸具有_性，化學(xué)方程式為_。(3)強(qiáng)氧化性與金屬的反應(yīng)a除Pt、Au外，大部分金屬均能與HNO3反應(yīng)。bCu與濃、稀HNO3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為：_，_。cFe、Al遇冷的濃HNO3或濃H2SO4能發(fā)生_，故可以用鐵、鋁容器貯存冷的濃HNO3、濃H2SO4。與非金屬反應(yīng)與濃HNO3反應(yīng)時，非金屬單質(zhì)一般被氧化為最高價氧化物或最高價含氧酸，如碳與濃HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程

4、式為：_。與某些還原性化合物或離子的反應(yīng)，例如：H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。王水王水由_與_按體積比13混合所得，具有更強(qiáng)的氧化性，能使Au、Pt溶解。問題思考3酸的揮發(fā)性和不穩(wěn)定性有何區(qū)別？ 4如何除去濃HNO3的黃色？ 一、氮的氧化物與O2、H2O混合的計(jì)算方法1關(guān)系式法(1)NO、O2、H2O之間的綜合反應(yīng)式是4NO3O22H2O=4HNO3由此可知當(dāng)體積比V(NO)：V(O2)(2)NO2、O2、H2O之間的綜合反應(yīng)式是4NO2O22H2O=4HNO3由此可知，當(dāng)體積比V(NO2)：V(O2)2電子守恒法NO和NO2轉(zhuǎn)化為硝酸時是氧化還原反應(yīng)，必然遵循電子得失守恒。典例

5、導(dǎo)悟1將容積為50 mL的量筒充滿二氧化氮和氧氣的混合氣體，倒置量筒在盛滿水的水槽里，一段時間后，量筒里剩余氣體體積為5 mL。則原混合氣體中NO2和O2體積比可能是_或_。變式演練1將盛有12 mL NO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應(yīng)后，還剩余2 mL無色氣體，則原混合氣體中O2的體積是()1.2 mL 2.4 mL 3.6 mL 4 mLA B C D二、金屬與硝酸反應(yīng)中的有關(guān)計(jì)算1金屬與硝酸反應(yīng)一般不產(chǎn)生_，且濃HNO3一般被還原為_，稀HNO3被還原為_，隨著反應(yīng)的進(jìn)行很稀的HNO3有可能被還原為N2O，甚至NH4NO3。硝酸在反應(yīng)中體現(xiàn)氧化性和酸性。2鐵與硝酸反應(yīng)要考

6、慮Fe的用量，若Fe不足則生成_，若Fe過量則生成_。3銅與濃HNO3反應(yīng)，若Cu過量，開始時HNO3的還原產(chǎn)物為_，隨著反應(yīng)進(jìn)行濃HNO3變稀，HNO3的還原產(chǎn)物為_，最終應(yīng)得到_的混合氣體。4離子共存判斷中的NO若在酸性條件下NO會表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，不能與Fe2、S2、I、SO、Br等離子共存。5金屬與HNO3的反應(yīng)運(yùn)用“守恒法”求解，一般類型有(1)電子守恒金屬失電子數(shù)_。(2)物料守恒耗HNO3的量鹽中NO的量(表現(xiàn)酸性的HNO3)_。(3)電荷守恒HNO3過量時反應(yīng)后溶液中(不考慮OH)有：c(NO)c(H)_。典例導(dǎo)悟2(2011東莞統(tǒng)考)足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng)，得到硝酸銅溶液和N

7、O2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體與1.68 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5 molL1 NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是()A60 mL B45 mL C30 mL D15 mL聽課記錄：變式演練2將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。請回答：(1)NO的體積為_ L，NO2的體積為_ L。(2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a molL1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸

8、溶液的濃度為_molL1。(3)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水_g。三、濃、稀硝酸氧化性的比較典例導(dǎo)悟3(2009北京理綜，27)某學(xué)習(xí)小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強(qiáng)弱，按下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器已略去)。實(shí)驗(yàn)表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結(jié)論是濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸?？蛇x藥品：濃硝酸、3 molL1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應(yīng)，能與NO2反應(yīng)。2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O(1)實(shí)驗(yàn)應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中。裝置、中盛放的藥品依次是

9、_。(2)滴加濃硝酸之前的操作是檢驗(yàn)裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后_。(3)裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(4)裝置的作用是_，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。(5)該小組得出的結(jié)論依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_。(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)裝置中溶液呈綠色，而不顯藍(lán)色。甲同學(xué)認(rèn)為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高所致，而乙同學(xué)認(rèn)為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學(xué)們分別設(shè)計(jì)了以下4個試驗(yàn)來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是(選填序號字母)_。a加熱該綠色溶液，觀察顏色變化b加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化c向該綠色溶液中通入氮?dú)?，觀察顏色變化d向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變

10、化題組一氮的氧化物1判斷正誤(1)CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都能穩(wěn)定存在()(2010山東理綜13C)(2)NO可用于某些疾病的治療()(2010上海4D)(3)NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現(xiàn)象()(2010上海13A)(4)在pH0的溶液中，Na、NO、SO、K可以大量共存()(2010福建理綜10B)(5)用稀氫氧化鈉溶液吸收NO2的離子方程式是2OH2NO2=NONOH2O()(2010江蘇3C)2(2009寧夏理綜，7)將22.4 L某氣態(tài)氮氧化合物與足量的灼熱銅粉完全反應(yīng)后，氣體體積變?yōu)?1.2 L(體積均在相同條件下測定)，則該氮氧化合物的化學(xué)式為()AN

11、O2 BN2O3 CN2O DN2O4題組二硝酸3(2010北京理綜，10)下列解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)的方程式不準(zhǔn)確的是()A0.1 molL1 CH3COOH溶液的pH1：CH3COOHCH3COOHB“NO2球”浸泡在冷水中，顏色變淺：2NO2(g)N2O4(g)HCl2Br2，操作步驟為_，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_；但此實(shí)驗(yàn)的不足之處是_。答案【課前準(zhǔn)備區(qū)】知識點(diǎn)一1(1)游離態(tài)化合態(tài)氮(2)4/5NNNNa.N23H2高溫 高壓催化劑2NH3bN2O22NO2.NONO2物理性質(zhì)顏色無色紅棕色毒性有毒有毒溶解性不溶能溶知識點(diǎn)二1無色有刺激性氣味的液體易揮發(fā)與水以任意比互溶質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于98%的硝酸2(1)紅紅

12、(2)HNO3分解產(chǎn)生的NO2溶解在硝酸中不穩(wěn)定4HNO34NO2O22H2O(3)b.Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2Oc鈍化C4HNO3(濃)CO24NO22H2O濃硝酸濃鹽酸問題思考1不矛盾，氮元素的活潑性是指氮原子的活潑性，而氮?dú)獾男再|(zhì)不僅與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與氮分子的構(gòu)成有關(guān)；氮?dú)庵械腘N鍵能很大，故分子很穩(wěn)定。2由于NO2和Br2在性質(zhì)上有不少相似性：均具有氧化性；溶于水均有酸生成；均可與堿反應(yīng)；均為紅棕色等。所以不能用淀粉KI試紙、pH試紙、NaOH溶液來鑒別，但二者性質(zhì)又有差別，可以用下列方法鑒別：AgN

13、O3溶液；CCl4；用水洗法。3二者有著本質(zhì)區(qū)別。酸的揮發(fā)性是一種物理性質(zhì)，指的是酸以分子狀態(tài)離開溶液逸出。一般低沸點(diǎn)酸揮發(fā)性強(qiáng)。而不穩(wěn)定性指化學(xué)性質(zhì)，指的是酸分子分解生成新的物質(zhì)。4濃硝酸常呈黃色是因?yàn)镠NO3分解生成NO2溶于HNO3中，去掉黃色的方法是通入少量O2(空氣)，使其發(fā)生反應(yīng)：4NO2O22H2O=4HNO3。【課堂活動區(qū)】二、1.H2NO2NO2Fe(NO3)3Fe(NO3)23NO2NONO2和NO5(1)生成氣體時HNO3得電子數(shù)(2)氣體中的N原子(被還原的HNO3)的量(3)nc(Mn)(Mn代表金屬離子)典例導(dǎo)悟1187437解析NO或NO2與O2混合氣體與水的反應(yīng)

14、計(jì)算關(guān)系式可由下列化學(xué)方程式推導(dǎo)出來。2NOO2=2NO2 3NO2H2O=2HNO3NO 由2得4NO2O22H2O=4HNO3 由4NO3O22H2O=4HNO3 、兩式就是平時計(jì)算經(jīng)常用到的關(guān)系式。設(shè)剩余的5 mL為O2，則參加反應(yīng)的NO2和O2的總體積為：50 mL5 mL45 mL則原混合氣體里，NO2的體積為：45 mL4/536 mL。O2的體積為：50 mL36 mL14 mL即NO2與O2的體積比為：3614187。設(shè)剩余的5 mL為NO，由式得過量的NO2體積為15 mL，則發(fā)生反應(yīng)的NO2和O2的總體積為50 mL15 mL35 mL則原混合氣體里，O2的體積為：35 m

15、L1/57 mL，NO2的體積為：50 mL7 mL43 mL即NO2與O2的體積為：437。2AO2為氧化劑，Cu為還原劑，HNO3相當(dāng)于僅僅發(fā)生了復(fù)分解反應(yīng)n(Cu)2n(O2)0.15 mol，n(NaOH)2n(Cu)0.3 mol，V(NaOH)0.06 L60 mL，故選A。3(1)3 molL1稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液(2)通入CO2一段時間，關(guān)閉彈簧夾，將裝置中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)(3)Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O(4)將NO2轉(zhuǎn)化為NO3NO2H2O=2HNO3NO(5)裝置中液面上方氣體仍為無色，裝置中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色(6)ac

16、d解析實(shí)驗(yàn)題要先看目的，即要驗(yàn)證什么，由此再來理解或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?！澳康臎Q定過程！”本題要證明濃HNO3能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。產(chǎn)生NO2，而非NO，所以中盛水與NO2反應(yīng)生成NO。而NO極易與O2反應(yīng)產(chǎn)生NO2，故反應(yīng)前應(yīng)用CO2將裝置中的空氣排盡。(6)的思路是從溶液中趕出NO2，或在Cu(NO3)2溶液中通入NO2，不能采用稀釋綠色溶液的方案，是因?yàn)镃u(NO3)2溶液稀釋后，顏色也會發(fā)生相應(yīng)的變化，而不能得出正確的結(jié)論。變式演練1A解題依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理為4NO2O22H2O=4HNO33NO2H2O=2HNO3NO設(shè)O2的體積為x mL，剩余的氣體有兩種可能：若剩O2

17、，則V剩x(12x)2得x4，正確；若剩NO，則V剩(12x)4x2，得x1.2，正確。2(1)5.8245.376 (2)(3)57.8解析(1)設(shè)反應(yīng)得到的NO和NO2的物質(zhì)的量分別為x和y。解題思路為化合價升降相等(銅元素化合價的升高等于N元素化合價的降低)(2)參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為n(NaOH)n(NOx)，所以c(HNO3)(aV1030.5)/0.14 molL1(3)加入雙氧水的目的是將氮氧化合物氧化成5價的硝酸鹽，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子得失相等(電子守恒)，雙氧水得到的電子數(shù)和銅失去的電子數(shù)相等，即：2n(Cu)2n(H2O2)2n(H2O2)2n(H2O2)0.51 m

18、ol30%的雙氧水的質(zhì)量為0.51 mol34 gmol10.357.8 g?！菊n后練習(xí)區(qū)】高考集訓(xùn)1(1)(2)(3)解析NO2通入溶液中生成HNO3，能把Fe2氧化成Fe3，溶液由淺綠色變成棕黃色。(4)(5)解析電荷不守恒，應(yīng)為2OH3NO2=2NONOH2O。2A氮氧化合物與灼熱銅粉反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NOx2xCu2xCuON2。根據(jù)題目給定的數(shù)據(jù)可判斷氮氧化合物為NO2。3C鐵溶于稀硝酸，溶液變黃，應(yīng)該生成Fe3，C錯誤。4C本題考查元素及其化合物知識。選項(xiàng)A，CO2、SO2均不能與BaCl2溶液反應(yīng)，所以再通入SO2時也無沉淀產(chǎn)生。選項(xiàng)B，Cu不能與稀硫酸反應(yīng)，但加入Cu(NO3

19、)2后，溶液中存在HNO3，Cu能與HNO3反應(yīng)。選項(xiàng)C，Al3與NH3H2O反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀，加入NaHSO4溶液時，NaHSO4電離出的H使Al(OH)3溶解。選項(xiàng)D，加入CuSO4溶液后，Zn與CuSO4反應(yīng)生成Cu，覆蓋在Zn片表面，Cu與Zn、H2SO4形成原電池，加快了產(chǎn)生H2的速率?？键c(diǎn)集訓(xùn)1A2.BD3. D 4B5AD6ACD項(xiàng)中“滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去”，其褪色的原因可能是因?yàn)橄跛岬膹?qiáng)氧化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸與氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)，究竟是哪個原因，還需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，D項(xiàng)不準(zhǔn)確。7AA項(xiàng)，向Fe(NO3)2稀溶液中滴加鹽酸后，F(xiàn)e2被氧化為Fe

20、3，正確；B項(xiàng)，銅片與濃硝酸反應(yīng)時應(yīng)該生成NO2，正確的離子方程式為Cu2NO4H=Cu22NO22H2O；C項(xiàng)，HCO也能與OH反應(yīng)，正確的離子方程式為NHHCO2OHNH3CO2H2O；D項(xiàng)，Al(OH)3不能溶于過量的氨水，正確的離子方程式為Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。8C9C如果機(jī)械地運(yùn)用Cu與HNO3反應(yīng)的方程式，依據(jù)Cu或NO2的量求消耗硝酸的物質(zhì)的量，就會得出A或B的錯誤答案。實(shí)際上，隨著Cu與HNO3反應(yīng)，HNO3濃度逐漸降低，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體將由NO2逐漸變?yōu)镹O,1.12 L氣體為NO2和NO的混合物。參加反應(yīng)的HNO3中的N原子分布在產(chǎn)物Cu(NO3)2、NO2和NO中，根據(jù)N原子守恒得：0.11 mol。10(1)Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(2)能相等(3)反應(yīng)產(chǎn)生的紅棕色NO2部分溶解于濃硝酸中，與藍(lán)色的硝酸銅溶液混合而使溶液呈綠色(4)方案一：取Cu與濃HNO3反應(yīng)后的綠色溶液，向其中通入足量的空氣(或氧氣)，