第21讲 氮及其氧化物 硝酸 课件-2026届高三化学一轮复习

第五章 非金属及其化合物 第21讲——氮及其氧化物 硝酸 新人教版 高中化学 2026届 一轮复习 知识梳理 【思考1】氮在周期表中的位置、基态原子电子排布式、原子结构示意图 N2化学性质：弱氧化性、还原性、在空气中稳定 基态电子排布式：1s22s22p3 第二周期ⅤA族 基态电子排布的轨道表示式： 基态N的价电子排布轨道表示式： N原子结构示意图： N2分子结构： 知识梳理 N2是空气的主要组成成分，体积分数约为78%，它非常稳定，常用作保护气。 思考1：(1)请从结构的角度解释N2的稳定性？工业上如何得到大量的N2？ (2)N2非常稳定，但是在特殊条件下也可以发生反应，我们学过N2的哪些反应？ (3)什么是氮的固定？哪些方式可以实现氮的固定？ 高温或放电条件下才能与氢气、氧气和活泼金属反应 将游离态的氮转变为化合态的氮 人工固氮 N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 N2+3Mg Mg3N2 点燃 N2+O2 2NO 放电 / 高温 自然固氮： N2 氨或铵盐 根瘤菌 N N N≡N三键键能大 (4)医疗上，为什么用液氮作冷冻剂？ N2的沸点低，液氮易汽化，汽化时吸收热量 工业常使用分馏液态空气的方法来获得大量N2 知识梳理 氮元素属于典型的多价态非金属元素，它有多种氧化物。 思考2：氮的氧化物有哪些？哪些属于酸性氧化物？ N2O NO N2O3 NO2（N2O4） N2O5 +1 +2 +3 +4 +5 HNO2 酸性氧化物 N2O3 N2O5 +4 HNO3 高频考点:标准状况下46gNO2 的体积小于22.4L NO:不成盐氧化物 减少NOx排放的有效措：4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 NO2:酸性气体，不是酸性氧化物 2NO2 N2O4（放热，高温色深，低温色浅） 俗名笑气, 一种麻醉剂 氮的氧化物 NO NO2 物理性质 化学性质 与O2反应 不反应 与H2O反应 不反应 制 法 试剂 Cu与稀硝酸反应 Cu与浓硝酸反应 收集 通常用排水法收集 通常用向上排空气法收集 对环境影响 1、两种重要氧化物的比较 重难点突破 无色、不溶于水的气体 红棕色、有刺激性气味的气体,易液化，易溶于水 2NO+O2===2NO2 不能用排空气法收集NO 3NO2+H2O===2HNO3+NO NO与血红蛋白结合使人中毒，NO、NO2导致光化学烟雾、形成酸雨及破坏臭氧层 教材实验： 3NO2+ H2O = NO + 2HNO3 思考：实验中发生了哪些反应？若要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？ 4NO+ 3O2+2H2O = 4HNO3 2NO+ O2 = 2NO2 继续通入空气（O2） 4NO2 + O2+2H2O = 4HNO3 重难点突破 思考：如何除去NO 中混有的NO2？ 问题：溴蒸气和NO2均为红棕色气体，用下列哪些试剂可以鉴别溴蒸气和NO2？ 性质相似点：①NO2与Br2均属于强氧化剂，能将I－、SO2、H2S等氧化： 2KI+4NO2=2KNO3+I2+2NO SO2+NO2=NO+SO3 H2S+NO2=S+NO+H2O ②溶于水后溶液呈酸性 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 性质不同点： ①通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液无色，而溴蒸气溶于水溶液呈橙黄色 ②通入CCl4有机溶剂中， 溶于CCl4且CCl4溶液呈橙红色的为Br2(气) ③通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气 a、淀粉-KI试纸 b、NaOH溶液 c、CCl4 d、AgNO3溶液 ③能与碱溶液反应 重难点突破 巩固提升 为验证铜与稀硝酸反应产生的气体是NO。图中K为止水夹（处于关闭状态），F是装有一半空气的注射器，D是尾气处理装置（兼防倒吸功能）。 （2）为达到此目的，应如何操作： 利用生成的CO2将整个装置内的空气排尽， 避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰 问题：（1）设计装置A的目的是： 打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K （3）装置E和F的作用是： （4）为实现此作用，其操作方法是： 验证无色气体为NO 将注射器中的空气推入E中 类型 反应分析 分析结果 ①NO和O2的混合气体通入水中 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 ②NO2和O2的混合气体通入水中 4NO2+O2+2H2O===4HNO3 ③NO、NO2和O2的混合气体通入水中 氮氧化物(NOx)与O2、H2O反应的计算 重难点突破 （1）关系式法 先按3NO2+H2O===2HNO3+NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO的体积,再按①计算 氮氧化物(NOx)与O2、H2O反应的计算 重难点突破 氮氧化物(NOx)转化为HNO3时失去电子，若为NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 （2）电子守恒法 【例题】向盛有15 mL NO气体、倒立于水槽的试管中通入O2，充分反应后，试管中还剩余气体3 mL，则通入的O2体积可能是(　 　) 9 mL或者14.25 mL (2025·北京第四中学摸底)相同条件下,将体积为V的NO和NO2的混合气体通过水吸收后,得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2通入水中充分吸收后,得到5 mL无色气体B。下列说法不正确的是(　　) A、A气体是NO,B气体是O2 B、A气体的体积是20 mL C、V的取值范围是20 mL<V<60 mL D、将盛有体积比为4∶1的NO2和O2混合气体的烧瓶倒立于水槽中充分反应后,烧瓶中所得溶液的物质的量浓度为1/22.4 mol·L-1 D 巩固提升 【例题2】相同条件下,四个等容积的干燥圆底烧瓶中分别充满气体进行喷泉实验,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度关系正确的是(　　) A.①=②=③=④ B.①>③>②>④ C.①=②>③=④ D.①>②>③=④ C 【例题3】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,可以观察到试管中液面继续上升,经过多次重复后,试管内完全被液体充满,原来试管中盛装的(　　) A.可能是N2与NO2的混合气体 B.只能是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 【北京卷】下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所的结论不正确的是 A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体 B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸产生了反应 C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物 D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 Ｄ 真题感悟 知识梳理 硝酸是一种无色、易挥发、具有刺激性气味的无色液体，能与水以任意比互溶，沸点为83 ℃，密度为1.42 g·cm-3。硝酸为氧化性强酸，且氧化性随浓度减小而降低。 思考：1、浓硝酸为是什么呈黄色? 消除方法是什么？ 原因：硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里 2、实验室如何保存硝酸？ 消除方法: 向变色浓硝酸中通O2。 保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。 4、铜与稀硝酸反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是？ 3、向浓硝酸溶液中滴加几滴紫色石蕊试液，有什么现象？ 先变红后褪色 3Cu+8H++2NO3－ = 3Cu2++2NO↑+4H2O 4HNO3 ===4NO2↑ + O2↑ + 2H2O 光照 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 知识梳理 思考：5、硝酸可以氧化一些还原性试剂，如金属单质Fe、Cu，请书写稀、浓硝酸分别与Cu的反应方程式？并总结硝酸浓度变化得到的还原产物的变化规律? 3Cu+8HNO3(稀)= 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O HNO3的浓度不同可得NO、NO2、N2O、 N2、NH4NO3等不同产物， 一般硝酸浓度越低，还原产物中的N的价态越低。如： 4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+N2O ↑ +5H2O 4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O 思考：6、硝酸可以氧化一些还原性试剂，如非金属单质C、S、P等， 请书写浓硝酸与C、S、P的反应方程式？并总结浓硝酸与非金属单质的反应规律? 非金属单质+浓硝酸 → NO2↑+对应的最高价含氧酸+H2O 巩固提升 【例题4】向硫酸酸化的Fe(NO3)3溶液中逐渐通入H2S气体， 可能发生反应的离子方程式正确的是(　　) ①S2-+2NO3- +4H+═2NO2↑+S↓+2H2O ②2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+ ③Fe3++3NO3- +5H2S+2H+═3NO↑+5S↓+Fe2++6H2O ④Fe3++7NO3- +10H2S+8H+═7NO↑+10S↓+Fe2++14H2O ⑤Fe3++5NO3- +8H2S+4H+═5NO↑+8S↓+Fe2++10H2O A. ②③⑤ B. ③④⑤ C. ②④⑤ D. ①②③ A 巩固提升 【例题5】某学习小组采用下列装置对浓硝酸与木炭的反应进行探究。 下列说法中不正确的是 (　 ) A.反应开始后,装置A中充满红棕色气体 B.装置B的作用是安全瓶,防止倒吸 C.装置C中溶液变蓝,一定是A中生成的NO2将KI氧化为I2 D.将带火星的木条放入装置D收集到的无色气体中,可确认该气体是NO还是O2 C 淀粉-KI溶液 问题： 若装置C中溶液换成饱和的NaHCO3溶液，C中发生的主要反应的总化学方程式？ 2NaHCO3+3NO2 = 2NaNO3+NO+H2O+2CO2 知识梳理 温故知新：硝酸常用在有机反应中，你还记得哪些有机反应用到了硝酸吗？ ①硝化反应： 硝基苯、三硝基甲苯 △ +HNO3 浓硫酸 －NO2 +H2O ②酯化反应： 硝酸乙酯、硝化甘油、硝化纤维 CH3CH2OH+HNO3 浓硫酸 △ CH3CH2ONO2+H2O 与含有苯环结构的蛋白质作用，呈黄色。 ③颜色反应： 思考：万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应如何处理? 应立即用大量的水冲洗，再用小苏打或肥皂洗涤。 　下列事实体现了硝酸的什么性质？ A.强氧化性 B.酸性 C.不稳定性 D.挥发性 （1）硝酸存放在棕色瓶中密封保存 ( 　　 ) （2）浓硝酸可以和铜反应 ( 　　 ) （3）木炭和浓硝酸反应 ( 　　 ) （4）锌和硝酸不产生H2 ( 　　 ) （5）氧化铜溶于硝酸 ( 　　 ) （6）不用硝酸制SO2气体 ( 　　 ) （7）用铁槽存放浓硝酸 ( 　　 ) （8）检验SO42-时不能先用硝酸酸化 ( 　　 ) C D AB A A A A A B 巩固提升 知识梳理 硝酸与金属反应计算： 【例6】4.6 g铜和镁的合金完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况),在反应后的溶液中,加入足量NaOH溶液,生成沉淀的质量为(　　) A.9.02 g B.8.51 g C.8.26 g D.7.04 g B 思维模型 ①电子守恒 ②原子守恒 【例题7】向200 mL 2 mol·L-1 HNO3溶液中逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种),在此过程中,n(Fe2+)随n(Fe)变化如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A.该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L B.向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象 C.图中a=1.5、b=1.5 D.当加入铁粉n mol时(0.1<n<0.15),溶液中n(Fe3+)=(0.3-2n) mol D 巩固提升 工业生产硝酸过程分析 ① ② ③ ④ ① ② ③ ④ NOx的不合理排放易引起硝酸型酸雨和雾霾天气 减少NOx排放的有效措： 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 2NO2+2NaOH=NaNO3 +NaNO2+2H2O 补充 $