5.2.4 氮氧化物、硝酸相关计算 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

新人教版 化学 必修2 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第二节 氮及其化合物 第4课时 氮氧化物、硝酸相关计算 1.巩固对氮氧化物、硝酸的性质的理解； 2.学会用守恒观来理解氮氧化物混合物溶于水、金属与硝酸的反应； 3.通过实例掌握氮及其化合物相关计算的常用简便方法。 教学目标 氮的价类二维图 +4 +2 0 氧化物 酸 盐 碱 +5 物质类别 化合价 -3 单质 氢化物 N2 NO NO2 NH3 NH3·H2O NH4Cl HNO3 新课导入 一、氮氧化物溶于水相关计算 1. NO与O2装满试管倒插入水槽 (1) 反应过程 2NO+O2 = 2NO2 ① 3NO2+H2O = 2HNO3+NO ② (2) 若无气体剩余 ①×3 + ②×2消去过程中产生的NO2 总的化学方程式为 4NO+3O2+2H2O = 4HNO3 V(NO):V(O2) <4:3 O2过量，剩余O2 =4:3 恰好完全反应 >4:3 NO过量，剩余NO 一、氮氧化物溶于水相关计算 2. NO2与O2同时通入水中相关计算 (1) 反应过程 3NO2+H2O = 2HNO3+NO ① 2NO+O2 = 2NO2 ② (2) 若无气体剩余 ①×2 + ②消去过程中产生的NO 总的化学方程式为 4NO2+O2+2H2O = 4HNO3 V(NO2):V(O2) <4:1 O2过量，剩余O2 =4:1 恰好完全反应 >4:1 NO2过量，剩余NO (1)无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体 溶于水，若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 (2)对于连续发生的化学反应，可用化学方程式叠加的方法而得到复合反应， 解决问题更简便。 归纳总结 1.(步步高p12第13题)一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的 A. B. C. D. C 活学活用1.(步步高p125第7题)如图所示，试管中盛装的是红棕色气体(可能是混合物)，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，则原来试管中盛装的气体 A.可能是N2与NO2的混合气体 B.不可能是NO2一种气体 C.可能是N2与NO的混合气体 D.可能是O2与NO2的混合气体 D 典例剖析 活学活用2.(步步高p125第6题)某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种气体。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，把剩余气体排入空气中，很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中正确的是 A.肯定有SO2、NO B.肯定没有Cl2、SO2和NO2 C.可能有Cl2和O2 D.肯定只有NO A 典例剖析 2.(步步高p125第8题)有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是 A.1∶2∶1 B.4∶3∶2 C.4∶16∶13 D.4∶3∶4 C 活学活用1.(步步高p12第13题)有一只充有20 mL NO2和NO混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为(气体体积均在相同状况下测得)　 　。 假设试管内充有100 mL NO，通入多少O2才能使水充满试管？ 2：3 75mL 典例剖析 活学活用2.(步步高p125第11题)如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液的物质的量浓度之比为 A.1∶1　　　　B.5∶7 C.7∶5　　　　D.4∶3 A 典例剖析 活学活用3.(步步高p125第13题)如图所示，在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。稍后打开弹簧夹，快速吸入15 mL空气(空气中O2体积占总体积的五分之一)后夹上弹簧夹，再振荡注射器。气体体积均为同温同压下的数据且该状态下气体摩尔体积为Vm L·mol-1，忽略反应后溶液体积的变化。下列说法错误的是 A.第一次振荡注射器，气体颜色无明显变化 B.吸入空气后，气体颜色变为红棕色 C.第二次振荡注射器后，气体体积等于23 mL D.第二次振荡注射器后，所得硝酸的浓度约为 mol·L-1 C 典例剖析 知识回顾 新课导入 二、硝酸与金属反应的相关计算 M＋HNO3→M(NO3)n＋还原产物＋H2O (1)起氧化作用的HNO3转化成了气体(NO、NO2)，可根据气体的物质的量求出。 (2)起酸性作用的HNO3转化成了硝酸盐，可以根据金属阳离子的物质的量求出。 (3)没有参加反应的HNO3，可根据溶液中H＋的物质的量求出。 还原产物：NO2或NO或N2O或NH4+ 二、硝酸与金属反应的相关计算 1.原子守恒 硝酸与金属单质或化合物反应，一部分以N的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。 n(反应的硝酸)= n(被还原的硝酸)+ n(未被还原的硝酸) = n(被反应的硝酸)+2n(Cu2+) 3Cu＋8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓) = Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 3Cu＋8H＋＋2NO3- = 3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 二、硝酸与金属反应的相关计算 1.原子守恒 硝酸与金属单质或化合物反应，一部分以N的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。 n(反应的硝酸)= n(被还原的硝酸)+ n(未被还原的硝酸) = n(被反应的硝酸)+2n(Cu2+) 3Cu＋8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓) = Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 3Cu＋8H＋＋2NO3- = 3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 氮元素守恒： ①消耗的硝酸=酸性作用＋氧化作用 ②加入的硝酸=酸性作用＋氧化作用+剩余的 二、硝酸与金属反应的相关计算 2.得失电子守恒 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属电子的物质的量。 3Cu＋8H＋＋2NO3- = 3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3Cu＋8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓) = Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 找准氧化剂还原剂的比例关系： ①从离子方程式入手【找实质】 ②从氧化产物、还原产物角度反推还原剂、氧化剂【找对应】 1.(步步高p21第1题)0.3 mol Cu与足量的稀HNO3完全反应时，被还原的HNO3的物质的量是 A.0.3 mol B.0.6 mol C.0.4 mol .0.2 mol D 练1.(步步高p21第3题)(1)38.4 g Cu与足量的浓硝酸反应，铜全部反应后，收集到的气体折算为标准状况下的体积是　　　L。上述反应中，参与反应的硝酸的总物质的量是　　mol。 26.88 2.4 (2)38.4 g Cu与一定量的浓硝酸反应，铜全部反应完后，收集到的气体体积为17.92 L(已折算为标准状况下的体积)，则混合气体中NO2和NO的物质的量分别为　　 mol和　　 mol。 0.6 0.2 典例剖析 练2.(步步高p131第6题)现将19.2 g Cu投入0.9 mol浓硝酸中，恰好完全反应，已知存在反应：2NO2　　N2O4，则生成的气体体积(折算为标准状况下的体积)为 A.小于6.72 L B.6.72 L C.8.96 L D.13.44 L A 典例剖析 二、硝酸与金属反应的相关计算 3.溶液中电荷守恒 若向反应后的溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在：n(Na＋)＝n(NO3-)＝n(HNO3)剩余＋xn[M(NO3)x]＝n(HNO3)总－n(NO)－n(NO2)。 2NaOH+Cu(NO3)2 = 2NaNO3+Cu(OH)2↓ 2NaOH+HNO3 = 2NaNO3+H2O 物料守恒（关系式法）： ①与氢氧化钠反应的物质=剩余硝酸＋硝酸盐 ②加入的硝酸=剩余的+酸性作用＋氧化作用 1.(步步高p132第12题)将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到0.896 L(标准状况)NO气体，向反应后的溶液中加入60 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液时，金属离子恰好沉淀完全，则形成的沉淀的质量为 A.(m+2.28) g B.(m+2.04) g C.(m+3.32) g D.(m+4.34) g B 典例剖析 二、硝酸与金属反应的相关计算 4.硝酸和硫酸的混合酸与金属反应 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中N在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或N进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 例2.(步步高p21第2题)某100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1和0.1 mol·L-1，向该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度(忽略体积变化)为 A.0.15 mol·L-1 B.0.225 mol·L-1 C.0.35 mol·L-1 D.0.45 mol·L-1 B 练2.(步步高p131第5题)铜与1 mol·L-1的硝酸反应；若c(H+)下降0.4 mol·L-1，则c(N)下降 A.0.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1 C.0.3 mol·L-1 D.0.4 mol·L-1 A 典例剖析 二、硝酸与金属反应的相关计算 5. 变价金属与硝酸的反应 如铁与稀硝酸的反应：Fe(少量)+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 3Fe(过量)+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O。 (1)当≥4，氧化产物为Fe(NO3)3； (2)当≤，氧化产物为Fe(NO3)2； (3)当<<4，氧化产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。 新人教版 化学 必修2 第五章 化工生产中的重要非金属元素 谢谢观看 $