课时测评19 氮及其氧化物 硝酸(Word练习)-【金版新学案】2027年高考化学高三总复习大一轮复习讲义（新高考·单选）

**基本信息** 聚焦氮及其化合物性质与转化，融合高考模拟题与创新实验设计，适配高中化学一轮复习 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|7题/21分|N₂性质、氮的固定、NOₓ转化、硝酸反应|高考模拟题情境（如浙江温州三模），结合σ键π键、电催化固氮等微观与前沿视角| |非选择题|3题/39分|实验探究（铜与浓硝酸反应颜色成因）、工业流程（硝酸生产）、装置改进|多步实验设计（控制变量法）、工业废气处理（SCR技术）、跨模块综合计算（氧化还原与守恒）|

课时测评19　氮及其氧化物　硝酸 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1－7题，每小题3分，共21分。 1.(2025·浙江温州三模)下列关于N2的叙述中不正确的是(　　) A.雷雨天，空气中的N2与O2可反应生成NO B.N2与H2在一定条件下合成氨属于氮的固定 C.N2分子中σ键与π键的比值为2∶1 D.N2既可作氧化剂又可作还原剂 答案：C 解析：雷雨天时发生自然固氮，在放电条件下空气中N2和O2可反应生成NO，A正确；氮的固定是将大气中游离态的氮(N2)转化为含氮化合物的过程，N2与H2在一定条件下合成氨属于氮的固定，B正确；单键均为σ键，三键含有1个σ键和2个π键，则N2分子中σ键与π键的比值为1∶2，C错误；N2中N元素的化合价可以降低生成NH3或铵根离子等，也可以升高生成NO等，故N2既可作氧化剂又可作还原剂，D正确。 2.(2025·江苏一模)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法正确的是(　　) A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 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＋CO N2＋CO2 D.实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：HNO3(稀) NONO2 答案：D 解析：自然固氮、人工固氮都是将大气中游离态的氮(N2)转化为含氮的化合物的过程，其固氮产物不一定是NH3，故A错误；工业制硝酸过程中的物质转化是氮气转化为氨气，氨气发生催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮被氧化为二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，故B错误；汽车尾气催化转化器中发生的主要反应是一氧化氮和一氧化碳反应生成氮气和二氧化碳，反应方程式为2NO＋2CON2＋2CO2，故C错误；实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物，铜与稀硝酸反应生成NO气体，NO遇空气转化为NO2，故D正确。 3.中国科学家使用Ni-Fe-V催化剂，通过电催化实现了在温和的条件下人工固氮，电极上催化过程的示意图如下图所示。 下列说法不正确的是(　　) A.氮分子内两个氮原子间以N≡N键结合 B.①②中均断开氮分子内的部分化学键 C.形成N—H键要吸收能量 D.在电极上N2被催化还原 答案：C 解析：N元素最外层有5个电子，需要3个电子形成3个共用电子对，而每一个共用电子对成为一个共价键，故氮分子内两个氮原子间以N≡N键结合，故A正确；根据题目图示，氮气分子与H＋反应，得到一个e－，形成N—H键，N2分子内的部分化学键断开，故B正确；化学键的断裂要吸收能量，化学键的形成要放出能量形成稳定的结构，故C错误；该人工固氮的电催化过程的电极反应式： N2＋6H＋＋6e－2NH3，N2被催化还原，故D正确。 4.(2025·天津二模)地球上的生物循环涉及多种含氮物质，转化关系之一如图所示。下列说法错误的是(　　) A.1个N2分子中σ键与π键数目之比为1∶2 B.反应j中2.24 L N2O被还原生成0.1 mol N2 C.反应c和反应k均为氮的固定 D.反应g中N发生氧化反应 答案：B 解析：N2分子中化学键为氮氮三键，σ键与π键的数目之比为1∶2，A正确；反应j中2.24 L N2O没有注明标准状况，无法计算，B错误；反应c和反应k均为游离态氮转化为化合态氮，是氮的固定，C正确；反应g中N→NO2，氮元素化合价升高，发生氧化反应，D正确。 5.自然界中氮循环的部分过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A.雷电是使大气中的氮转化为硝酸盐的最主要方式 B.氨或铵盐转化为亚硝酸盐属于氮的固定 C.多数蛋白质在动物体内被直接吸收 D.研究自然界中的元素循环有利于解决环境和资源问题 答案：D 解析：雷电时，氮气和氧气反应生成NO，2NO＋O22NO2，3NO2＋H2O2HNO3＋NO，再转变为硝酸盐，但豆科植物的根瘤菌使大气中的氮转化为硝酸盐、工业合成氨比它更主要，A错误；氮的固定是指游离态的氮元素转化为化合态的氮元素的过程，氨或铵盐转化为亚硝酸盐不属于氮的固定，B错误；多数蛋白质在动物体内不能被直接吸收，要最终水解为氨基酸被吸收，C错误；由图可知，自然界中存在氮元素循环，研究自然界中的元素循环有利于解决环境和资源问题，D正确。 6.(2025·广东东莞高三阶段练习)按图装置进行实验，滴入浓硝酸后，下列分析合理的是(　　) A.气球膨胀，说明Cu与浓硝酸反应的ΔH＜0 B.湿润的蓝色石蕊试纸变红说明NO2是酸性氧化物 C.实验过程中，装置内至少发生三个氧化还原反应 D.实验结束后，滴入浓NaOH溶液一定能完全吸收污染性气体 答案：C 解析：气球膨胀可能是反应产生气体(如NO2)导致，不能直接证明反应放热(ΔH＜0)，A错误；NO2与碱反应生成两种盐和水，不符合酸性氧化物(与碱反应只生成盐和水)的定义，湿润的蓝色石蕊试纸变红是因为NO2与水反应生成硝酸，不能说明NO2是酸性氧化物，B错误；铜与浓硝酸反应，NO2与水的反应，NO2与KI的反应都是氧化还原反应，装置内至少发生三个氧化还原反应，C正确；随着反应的进行，浓硝酸变稀硝酸，会与铜反应生成NO，NO不与NaOH溶液反应，无法保证完全吸收污染性气体，D错误。 7.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g铜(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.原混合酸中H2SO4物质的量为0.4 mol B.混合酸中HNO3物质的量浓度为1 mol·L－1 C.OA段转移的电子为0.4 mol D.19.2 g铜完全溶解时，溶液中的n(CuSO4)∶n(H2SO4)＝3∶1 答案：D 解析：由图像可知，由于铁过量，OA段发生反应：Fe＋N＋4H＋Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB段发生反应：Fe＋2Fe3＋3Fe2＋，BC段发生反应：Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑，以此解题。最终反应掉22.4 g铁，铁的物质的量为＝0.4 mol，所有的铁都在硫酸亚铁中，根据Fe原子、硫酸根离子守恒，每一份混合酸中n(H2SO4)＝n(FeSO4)＝n(Fe)＝0.4 mol，则原混合酸中H2SO4物质的量为0.4 mol×2＝0.8 mol，故A错误；OA段发生反应为Fe＋N＋4H＋Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸全部起氧化剂作用，所以每一份混合酸中n(N)＝n(Fe)＝＝0.2 mol，每一份溶液体积为100 mL，则原混合酸中HNO3物质的量浓度为＝2 mol/L，故B错误；由图像可知，由于铁过量，OA段发生反应：Fe＋N＋4H＋Fe3＋＋NO↑＋2H2O，消耗的铁n(Fe)＝＝0.2 mol，转移的电子为0.6 mol，故C错误；由上述计算可知每一份混酸中，H2SO4物质的量为0.4 mol，HNO3的物质的量为0.2 mol，19.2 g Cu的物质的量为＝0.3 mol，反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2N3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，反应后铜以硫酸铜存在于溶液中，n(CuSO4)＝0.3 mol，硫酸剩余0.1 mol，故反应后溶液中的n(CuSO4)∶n(H2SO4)＝3∶1，故D正确。 8.(12分)铜片与浓硝酸反应后溶液呈现鲜草绿色，小组同学探究其成因。 (1)铜片溶解的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 【初步实验】 甲同学提出猜想：溶液呈现鲜草绿色仅仅是因为气体溶解后，溶液颜色和气体颜色叠加形成鲜草绿色，进行实验1-1及1-2予以验证。 编号 通入气体 及流速 现象 1-1 N2， V L/min 溢出红棕色气体，25 min后溶液变成蓝色 1-2 O2， V L/min 溢出红棕色气体，5 min后溶液变成蓝色 (2)乙同学根据以上2个实验现象证明甲同学猜想不成立，理由是　　　　　　　　　　　　　　　。 【深入研究】 分别向三支试管内依次加入下列试剂后，同时插入铜丝并记录实验现象，如下表。 编号 2－1 2－2 2－3 浓硝酸/mL 1 1 1 蒸馏水/滴 3 0 0 30％H2O2/滴 0 3 0 4 mol/L尿素溶液/滴 0 0 3 现象 快速反应，异常剧烈，溶液呈现鲜草绿色 反应较慢，溶液为蓝色，无绿色出现 反应较慢，溶液为蓝色，无绿色出现 已知：①尿素的化学式为CO(NH2)2，其中C的化合价为＋4价。 ②该条件下，浓硝酸与尿素溶液不反应。 ③金属和浓硝酸反应过程中有HNO2生成，可大大加快金属与浓硝酸反应的速率。 其原理为： 第一步：4NO2＋2H2O⥫⥬2HNO2＋2H＋＋2N 第二步：Cu＋… 第三步：2NO＋4H＋＋4N6NO2＋2H2O (3)补全上述原理的第二步反应，对应的离子反应方程式为　　　　　　　　　　　　 　。 (4)因为发生如下化学反应，因此实验2-3中反应速率较慢。 　　CO(NH2)2＋　　　　　　　N2↑＋　　　　　＋　　　　　 上述实验可以说明反应过程中的HNO2对反应速率有一定影响。 丙同学设计实验3，能证明反应混合液的鲜草绿色也与HNO2也有关。 (5)实验3：向一支试管内加入5滴稀H2SO4，加入NaNO2溶液振荡后，再滴加　　　　　(填化学式)溶液，观察到溶液变为鲜草绿色。 (6)解释实验1-1和1-2的现象差异：　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)Cu＋2N＋4H＋Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O (2)相同气体流速下，溶液变为蓝色所用时间不同 (3)Cu＋2HNO2＋2H＋Cu2＋＋2NO↑＋2H2O (4)1　2HNO2　2　CO2↑　3H2O (5)CuSO4 (6)实验1-2中，氧气将产生的 HNO2氧化，因此鲜草绿色较快消失 解析：本实验探究铜片与浓硝酸反应后溶液呈现鲜草绿色的原因，采用控制变量法，利用硝酸、蒸馏水、双氧水、尿素等设计不同介质条件下铜与之反应的实验进行分析，通过对比实验现象，最后得出结论，溶液呈鲜草绿色与HNO2有关。 (1)铜片与浓硝酸发生氧化还原反应，产物为二氧化氮，硝酸铜和水，离子方程式为Cu＋2N＋4H＋Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。(2)由题意知，相同气体流速下，实验1-1、1-2中溶液变为蓝色所用时间不同，所以不仅仅是因为气体溶解后，溶液颜色和气体颜色叠加形成鲜草绿色，还有其他方面的原因，证明甲同学猜想不成立。(3)已知总反应为Cu＋2N＋4H＋Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，用总反应减去第一步反应，再减去第三步反应，可得到第二步反应Cu＋2HNO2＋2H＋Cu2＋＋2NO↑＋2H2O。(4)由已知信息①可知CO(NH2)2中C的化合价为＋4，则N 的化合价为－3，反应后产物为N2，则N的化合价升高了3价；由题意可知，HNO2参与反应生成氮气，HNO2中N的化合价降低了3价，被完全吸收，结合原子守恒配平该反应的化学方程式为CO(NH2)2＋2HNO22N2↑＋CO2↑＋3H2O。(5)向一支试管内加入5滴稀H2SO4，加入NaNO2溶液，溶液振荡后产生 HNO2，再加入 Cu2＋溶液，若溶液变为鲜草绿色，则能证明反应混合液的鲜草绿色与HNO2有关，故需要加入CuSO4溶液。(6)实验1-1和1-2的现象存在差异，原因是实验1-2中，氧气将产生的 HNO2氧化，因此鲜草绿色较快消失。 9.(14分)硝酸是重要的化工原料。如图是以合成氨为基础的传统硝酸生产工艺流程(其中空气等基础原料已略去)。 (1)关于合成氨工艺，下列说法正确的是　　　　　(填字母)。 a.合成氨是一种重要的人工固氮方法 b.该反应过程中氮元素被氧化 c.合成的氨气还可以用于化肥工业 d.在工业生产中该反应采用更高的温度、更高的高压等条件能提高综合效益 (2)氨催化氧化装置中，产生的含氮物质主要为NO，反应的化学方程式为　　　　　　 　　　　　　　。 (3)吸收装置中，发生的反应为2N2O4＋O2＋2H2O4HNO3，若用Va L x mol·L－1稀硝酸作为吸收液，反应后得到Vb L y mol·L－1的浓硝酸，则理论上吸收装置中需消耗的O2的物质的量为　　　　　 mol(写出计算式)。 (4)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的氮氧化物脱除技术，可用于上述硝酸生产工艺的废气处理，反应原理如图所示： 若催化剂表面参与反应的NO和NO2物质的量之比为1∶1，则总反应的化学方程式为　　　　　　 　　　　　　　。 (5)采用酸化处理的NaClO溶液液相氧化法脱除烟气中的NOx是目前常见方法，其主要过程如下： Ⅰ.NO(aq)＋HClO(aq)NO2(aq)＋HCl(aq)　ΔH＝a kJ/mol Ⅱ.3NO2(aq)＋H2O(l)2HNO3(aq)＋NO(aq)　ΔH＝b kJ/mol 研究不同温度下对NO脱除率的影响，结果如图所示。在60～80 ℃时，NO脱除率下降的原因是　　　　　　　　　　　　　。 (6)还原吸收法 方法1：直接使用尿素[CO(NH2)2]溶液吸收烟气中的NOx。 方法2：先用合适的氧化剂将NOx中的NO氧化为NO2，再用CO(NH2)2溶液还原吸收。还原吸收等量的NOx，消耗尿素较少的是　　　　　(填“方法1”或“方法2”)。工业上选择方法2处理NOx的原因是　　　　　　　、　　　　　　　。 答案：(1)ac (2)4NH3＋5O24NO＋6H2O (3) (4)NO＋NO2＋2NH32N2＋3H2O (5)HClO受热分解，溶液中c(HClO)减小 (6)方法1　NO2在水中溶解性好，与尿素溶液反应速率快，NO2的氧化性强于NO 解析：(1)合成氨是氮气和氢气反应生成氨气，一种重要的人工固氮方法，故a正确；该反应过程中，氮元素化合价降低，氮元素被还原，故b错误；合成的氨气还可以用于生产尿素等氮肥，故c正确；合成氨反应放热，采用更高的温度不利于反应正向进行，故d错误。(3)吸收装置中，发生的反应为2N2O4＋O2＋2H2O4HNO3，若用Va L x mol·L－1稀硝酸作为吸收液，反应后得到Vb L y mol·L－1的浓硝酸。反应生成硝酸的物质的量为Vb L×y mol·L－1－Va L×x mol·L－1＝(Vby－Vax)mol，根据反应方程式，理论上吸收装置中需消耗的O2的物质的量为mol。(4)NO、NO2被氨气还原为氮气，若催化剂表面参与反应的NO和NO2物质的量之比为1∶1，根据得失电子守恒，总反应的化学方程式为NO＋NO2＋2NH32N2＋3H2O。(5)HClO受热分解，温度升高，溶液中c(HClO)减小，所以在60～80 ℃时，NO脱除率下降。(6)还原吸收等量的NOx，根据得失电子守恒，消耗尿素较少的是“方法1”。工业上选择方法2处理NOx的原因是NO2在水中溶解性好，与尿素溶液反应速率快，NO2的氧化性强于NO。 10.(13分)某化学教师利用如图装置(部分装置省略)改进铜与硝酸及相关反应。 回答下列问题： (1)按图所示装置组装实验仪器，打开K1、K2、K3、K5，关闭K4，并向两侧烧杯中加水至　　　　　　　　　　，用气压法检查装置气密性。 (2)在集气瓶中的下层加入四氯化碳，上层加入水，并将绕有铜丝的封铁短玻璃导管固定于下层；关闭K2、K3、K4、K5，打开K1，用磁铁固定绕有铜丝的封铁短玻璃导管于试管口，加入3 mL浓硝酸，关闭K1，打开K2、K3、K5，将铜丝移入浓硝酸中，其中四氯化碳的作用是　　　　　　　； 铜与浓硝酸反应的现象为　　　　　　　　　　　　　； 其反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (3)pH传感器读数逐步下降到1以下时，将铜丝与浓硝酸脱离，____________　　　　　　　　　　　　 (填操作)，此时右侧烧杯内的NaOH溶液会倒吸入具支试管中，同时产生蓝色沉淀。 (4)用磁铁将集气瓶中的铜丝移至水层，水层中产生无色气体，同时溶液变为蓝色，水层发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (5)针筒中充满红棕色气体，颜色逐渐变浅，并产生白烟，白烟名称为　　　　　　　 　。 (6)左侧烧杯中NaOH溶液的作用：　　　　　　　　　　　　　。 (7)任写一条该实验设计的优点：　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)浸没导管末端　(2)防止倒吸　产生大量红棕色气体，溶液呈现蓝色　Cu＋4H＋＋2NCu2＋＋2NO2↑＋2H2O　(3)关闭K2，打开K1　(4)3Cu＋8H＋＋2N3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　(5)硝酸铵　(6)吸收尾气，防止污染　(7)体系密封，无污染 解析：(1)由实验装置图可知，检查装置气密性的操作为打开K1、K2、K3、K5，关闭K4，并向两侧烧杯中加水至浸没导管末端，形成封闭体系，用酒精灯微热集气瓶的底部，若烧杯的水中有气泡逸出，冷却后，导气管中产生一段稳定水柱，说明装置气密性良好；(2)二氧化氮易溶于水，能与水反应生成硝酸和一氧化氮，若二氧化氮直接通入水中，会因气体压强减小而产生倒吸，所以将二氧化氮通入四氯化碳中，可以隔绝二氧化氮与水的接触，能起到防止倒吸的作用；试管中铜与浓硝酸能剧烈反应生成硝酸铜和红棕色的二氧化氮和水，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NCu2＋＋2NO2↑＋2H2O，实验中观察到的实验现象为产生大量红棕色气体，溶液呈现蓝色；(3)pH传感器读数逐步下降到1以下时，将铜丝与浓硝酸脱离，关闭K2，打开K1，使二氧化氮与烧杯中NaOH溶液接触反应，试管内的气体压强减小，在外界大气压的作用下，将NaOH溶液压入试管中，NaOH溶液与反应生成的硝酸铜溶液反应生成氢氧化铜蓝色沉淀；(4)集气瓶中二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，实验中，用磁铁将集气瓶中的铜丝移至水层时，铜会与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2N3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；(5)针筒中的二氧化氮与水蒸气反应生成硝酸和一氧化氮，浓氨水挥发逸出氨气，硝酸与氨气反应生成硝酸铵时，会产生大量白烟；(6)由实验装置图可知，左侧烧杯中盛有的NaOH溶液是用于吸收氮的氧化物，防止污染空气；(7)该实验设计达到了多反应、多现象一体化设计目的，具有体系密封、无污染的优点。 学科网（北京）股份有限公司 $