第5章 第6讲 硝酸 含氮物质的转化(教用Word)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

第六讲　硝酸　含氮物质的转化 高考目标定位　1.了解硝酸的主要性质。2.认识硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。3.了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。 考点一　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↑。 思考1　 (1)市售浓硝酸呈黄色的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)浓硝酸的保存方法是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示　(1)HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中 (2)保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，置于冷暗处 (2)强氧化性 不论浓硝酸、稀硝酸都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 ①与金属反应 a．稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O； b.浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 思考2　 用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应，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)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示　(1)红棕　Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应 ②与非金属反应 浓硝酸与木炭反应的化学方程式：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＋＋NO===3Fe3+＋NO↑＋2H2O。 练一　硝酸的性质与用途 1．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的性质不相对应的是(　　) A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性 B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性 C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性 答案　D 解析　向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，可能利用的是硝酸的酸性，也可能是强氧化性。 2．以下关于铜跟浓、稀HNO3反应的说法中错误的是(　　) A．1 mol浓HNO3被还原转移2 mol电子 B．Cu与浓HNO3反应剧烈，故氧化性浓HNO3强于稀HNO3 C．Cu与浓、稀HNO3反应都不需加热 D．生成等量的Cu(NO3)2，消耗浓HNO3的量多 答案　A 解析　A．铜和浓硝酸反应：Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，硝酸中N的化合价从＋5价降低到＋4价，1 mol HNO3得到1 mol电子，所以1 mol浓HNO3被还原转移1 mol电子，故A错误；B.Cu与浓HNO3反应剧烈，与稀硝酸反应比较缓慢，故氧化性浓HNO3强于稀HNO3，故B正确；C.铜和浓、稀硝酸反应都不需要加热，常温下即可进行，故C正确；D.铜和浓硝酸反应的化学方程式为：Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，铜和稀硝酸反应的化学方程式为：3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成3 mol硝酸铜，消耗浓硝酸为12 mol，消耗稀硝酸为8 mol，所以消耗的浓硝酸的量多，故D正确；故选A。 3．某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验，下列说法正确的是(　　) 实验操作（室温）及实验现象 ① 将足量的铜粉加入1 mL10 mol·L-1HNO3中，溶液呈绿色，产生红棕色气体 ② 将足量的铜粉加入100 mL 0.1 mol·L-1HNO3中，溶液呈蓝色，产生无色气体 ③ 将足量的铁粉加入100 mL 0.1 mol·L-1HNO3中，溶液呈浅绿色，无气体生成 A.实验①中消耗的铜粉质量大于实验② B．实验②中产生的气体可用向上排空气法收集 C．实验③中铁发生了钝化 D．以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关 答案　C 解析　A．实验①反应后溶液呈绿色，产生红棕色气体，发生反应Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，实验②反应后溶液呈蓝色，产生无色气体，发生反应3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，①与②中硝酸的物质的量相等，故实验①中消耗的铜粉质量小于实验②，故A错误；B.实验②中生成一氧化氮气体，一氧化氮易于氧气反应，故不能用排空气法收集，故B错误；C.实验③反应后溶液呈浅绿色，无气体生成，故铁发生了钝化，故C正确；D.根据实验①②可得浓硝酸生成二氧化氮、稀硝酸生成一氧化氮，但是与活泼性无关，故D错误；故选C。 练二　金属与硝酸反应的计算 4．足量的铜与一定量的浓硝酸充分反应，得到4.48 L（标准状况）NO2与NO的混合气体，这些气体与一定体积的O2混合后通入水中，恰好被完全吸收生成硝酸。向所得硝酸铜溶液中加入100 mL 4 mol·L-1NaOH溶液，Cu2+恰好沉淀完全。下列说法正确的是(　　) A．铜与浓硝酸反应过程中转移了0.5 mol的电子 B．消耗氧气的体积为1.12 L（标准状况） C．参加反应的HNO3是0.45 mol D．混合气体中含2.24 L（标准状况）NO 答案　D 解析　本题考查铜与浓硝酸反应的相关计算。足量的铜与一定量的浓硝酸充分反应，得到4.48 L（标准状况）NO2与NO的混合气体，这些气体与一定体积的O2混合后通入水中，恰好被完全吸收生成硝酸。发生反应：NO＋NO2＋H2O＋O2===2HNO3，则混合气体中n(NO)∶n(NO2)＝1∶1。向所得硝酸铜溶液中加入100 mL 4 mol·L-1 NaOH溶液，据Cu2+＋2OH－===Cu(OH)2↓，Cu2+恰好沉淀完全，则n(Cu)＝＝＝0.2 mol。A项，铜失电子变为铜离子，此反应过程中转移了0.4 mol的电子，错误；B项，混合气体为0.2 mol，则二氧化氮、一氧化氮均为0.1 mol，则消耗氧气物质的量为0.1 mol，体积为2.24 L（标准状况），错误；C项，参加反应的HNO3一部分与铜结合生成Cu(NO3)2，消耗0.4 mol HNO3，另一部分生成氮氧化物，据守恒关系知n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)＝0.2 mol，因此总反应消耗硝酸物质的量为0.4 mol＋0.2 mol＝0.6 mol，错误；D项，由上述分析可知，混合气体中含2.24 L（标准状况）NO，正确。 5．已知硝酸与金属发生反应时，随着硝酸浓度的下降和金属活动性的增大，产物中氮元素的化合价会逐渐下降，它们可能是NO2、NO、N2O、N2或NH4NO3中的一种或几种。某同学取一定量的铝铁合金与一定量很稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入6 mol·L-1NaOH溶液，所加NaOH溶液的体积与产生沉淀的物质的量的关系如图所示。回答下列问题： (1)写出合金中铁与该稀硝酸反应的离子方程式：________________________________________________________________________。 (2)合金中铝的物质的量为　　　　　mol。 (3)B点对应的沉淀的物质的量为　　　　mol, D点对应的沉淀的物质的量为　　　　　mol。 (4)A点对应的氢氧化钠溶液的体积为　　　mL。 答案　(1)8Fe＋30H＋＋3NO===8Fe3+＋3NH＋9H2O (2)0.024 (3)0.096　0.072 (4)10 解析　从图像可知，OA段加入氢氧化钠溶液无沉淀产生，说明溶液中有稀硝酸，铝粉和铁粉的混合物与一定量稀HNO3充分反应，被氧化为Al3+、Fe3+，通过题意，反应始终没有气体生成，可以得出不会有氮的氧化物生成，又因硝酸的浓度越稀，对应的还原产物中氮元素的化合价越低，可以推测N元素由＋5变成了－3价，由图可得硝酸过量，加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，再生成沉淀，当沉淀完全后，由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可得与NH发生了反应，则随着NaOH的滴加，发生的反应依次有： OA段：H＋＋OH－===H2O, AB段：Fe3+＋3OH－===Fe(OH)3↓，Al3+＋3OH－===Al(OH)3↓， BC段：NH＋OH－===NH3·H2O, CD段：Al(OH)3 ＋OH－===AlO＋2H2O，再结合消耗的NaOH溶液的体积可知：n（NH）＝(64－58)mL×10-3 L/mL×6 mol/L＝0.036 mol，根据氧化还原反应，N元素由＋5价变为－3价，而金属都由0价变为＋3价，可以运用得失电子守恒得出金属的物质的量为：＝0.096 mol，则AB段消耗的NaOH溶液的体积为：×103 mL/L＝48 mL，则OA段体积为(58－48)mL＝10 mL，对应溶液中含有n(H＋)＝10 mL×10-3 L/mL×6 mol/L＝0.06 mol；n(Al3+)＝n[Al(OH)3]＝(68－64) mL×10-3 L/mL×6 mol/L＝0.024 mol，则n(Fe3+)＝0.096 mol－0.024 mol＝0.072 mol；据此解答。(1)由上述分析可知，金属铁和稀硝酸反应生成硝酸铁、硝酸铵和水，反应的离子方程式为：8Fe＋30H＋＋3NO===8Fe3+＋3NH＋9H2O；故答案为：8Fe＋30H＋＋3NO===8Fe3+＋3NH＋9H2O；(2)由上述分析计算可知：n(Al)＝n(Al3+)＝0.024 mol；故答案为：0.024；(3)由上述分析计算可知：B点对应的沉淀的物质的量为0.096 mol；D点对应的沉淀为氢氧化铁沉淀，根据铁元素守恒可知其物质的量为0.072 mol；故答案为：0.096；0.072；(4)由上述分析计算可知：A点对应的氢氧化钠溶液的体积为10 mL，故答案为10。 【题后归纳】　金属与硝酸反应计算的思维流程 考点二　含氮物质的转化 1．氮元素在自然界中的循环 2．氮元素的“价—类”二维图 氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，其“价—类”二维图如图： 3．含氮元素物质之间的转化关系 (1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 (2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。 思考　 写出有关氮的化合物的两个歧化反应，三个归中反应 ①（歧化）________________________________________________________________________； ②（歧化）________________________________________________________________________； ③（归中）________________________________________________________________________； ④（归中）________________________________________________________________________； ⑤（归中）________________________________________________________________________。 提示　①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ②2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ③6NO＋4NH35N2＋6H2O ④NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ⑤6NO2＋8NH37N2＋12H2O（其他合理反应也可） 1．（2025·湖北联考）不同价态含氮物质的转化可用下图表示，图中线路①②③是工业生产硝酸的主要途径。下列说法正确的是(　　) A．①的转化属于置换反应 B．②的转化属于氮的固定 C．③的转化方程式：2NO2＋H2O===2HNO3 D．使用CuO作氧化剂可以实现④的转化 答案　D 解析　A．①的转化是氨的催化氧化，发生4NH3＋5O24NO＋6H2O，不属于置换反应，故A错误；B.氮的固定是游离态的氮转化为化合态的氮，②的转化发生反应2NO＋O2===2NO2，不属于氮的固定，故B错误；C. ③的转化方程式：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故C错误；D.使用CuO作氧化剂可以发生反应，3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O，可以实现④的转化，故D正确；故答案为D。 2．（2025·广东一模）如图所示是短周期某种非金属元素的“价－类”二维图。下列推断不正确的是(　　) A．a与d反应产物中有离子键 B．可存在a→b→c→d 的转化 C．常温下，d的浓溶液不能与铁发生反应 D．可用与强碱的反应来检验e中的阳离子 答案　C 解析　短周期某种非金属元素的“价－类”二维图分析可知，元素最高价＋5价，最低价－3价，为N元素的价类图，a为NH3，b为NO，c为NO2，d为HNO3，e为铵盐，结合物质的性质和应用分析选项。A.由分析可知，a为NH3，d为HNO3，a与d反应产物为NH4NO3，含离子键，A正确；B.由分析可知，a为NH3，b为NO，c为NO2，d为HNO3，可存在a→b→c→d的转化，如NH3NONO2HNO3，B正确；C.由分析可知，d为HNO3，常温下，d的浓溶液浓硝酸能与铁发生反应，发生钝化现象，不能继续反应，C错误；D.铵盐与强碱的反应生成氨气，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，据此检验e中的阳离子铵根离子，D正确；故答案为C。 3．（2025·惠州一模）部分含氮物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．实验室可用排水法收集e B．b→a 属于人工固氮的过程 C．将c和e通入到强碱溶液中，可生成d D．工业上可用气体a、空气和水为原料生产f 答案　A 解析　分析价类二维图可知a为NH3，b为N2，c为NO，d为亚硝酸盐，e为NO2，f为HNO3。A.NO2与水反应生成一氧化氮和硝酸，不可用排水法收集，故A错误；B.N2→NH3是合成氨过程，将游离态的氮转化为化合态的氮属于氮的固定，且人工固氮的过程，故B正确；C.NO2和NO 通入NaOH 溶液中，可生成NaNO2，故C正确；D.工业上可利用NH3催化氧化为NO，再由NO 和H2O、O2反应生成硝酸， 故D正确；故答案为A。 1．（2023·山东高考）实验室中使用盐酸、硫酸和硝酸时，对应关系错误的是(　　) A．稀盐酸：配制AlCl3溶液 B．稀硫酸：蔗糖和淀粉的水解 C．稀硝酸：清洗附有银镜的试管 D．浓硫酸和浓硝酸的混合溶液：苯的磺化 答案　D 解析　A．实验室配制AlCl3溶液时向其中加入少量的稀盐酸以抑制Al3+水解，A不合题意；B.蔗糖和淀粉水解时常采用稀硫酸作催化剂，B不合题意；C.清洗附有银镜的试管用稀硝酸，反应原理为：3Ag＋4HNO3（稀）===3AgNO3＋NO↑＋2H2O，C不合题意；D.苯的磺化是苯和浓硫酸共热生成苯磺酸的反应，故不需要浓硝酸，D符合题意。 2．（2023·江苏高考）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　) A．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：HNO3（稀）NONO2 B．工业制硝酸过程中的物质转化：N2NOHNO3 C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO＋2CON2＋2CO2 D．实验室制备少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 答案　B 解析　A.Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO，NO与氧气发生反应2NO＋O2===2NO2生成NO2，A正确；B.氮气与氧气在放电或高温条件下生成NO，但NO无法与水发生化学反应，B错误；C.汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体，故该反应方程式为2NO＋2CON2＋2CO2，C正确；D.实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，D正确。 3．（2021·河北高考）关于非金属含氧酸及其盐的性质，下列说法正确的是(　　) A．浓H2SO4具有强吸水性，能吸收糖类化合物中的水分并使其炭化 B．NaClO、KClO3等氯的含氧酸盐的氧化性会随溶液的pH减小而增强 C.加热NaI与浓H3PO4混合物可制备HI，说明H3PO4比HI酸性强 D．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 答案　B 解析　浓H2SO4使糖类化合物脱水并炭化，体现了浓H2SO4的脱水性，A错误；溶液酸性越强，NaClO、KClO3等氯的含氧酸盐的氧化性越强，B正确；H3PO4的酸性比HI弱，加热NaI与浓H3PO4混合物可制备HI，是因为H3PO4的沸点高且具有难挥发性，C错误；浓HNO3的氧化性强于稀HNO3，D错误。 4．（2023·湖北高考）铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为　　　　　　，装置B的作用为　　　　　　。 答案　具支试管　防倒吸 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