第20讲 氮及其氧化物 硝酸-2027年高考化学一轮复习课件

该高中化学高考复习课件聚焦“氮及其氧化物、硝酸”专题，依据新课标要求梳理了氮的结构与存在、氮氧化物性质及转化、硝酸的强氧化性与应用等核心考点，结合三年高考命题分析明确“性质判断”“实验探究”“实际应用”三大高频考查维度，归纳出12类常考题型，体现高考备考的针对性。 课件亮点在于“真题集训+素养导向+方法建模”，如以2025江苏卷工业合成氨、2024湖南卷硝酸与铜反应实验为载体，运用科学思维中的证据推理和科学探究与实践能力，构建氮氧化物计算“守恒法”、硝酸反应“价态分析”等解题模型。特设“易错警示”和“母题变式”，帮助学生掌握得分技巧，教师可据此高效规划复习，助力高考冲刺。

第20讲　氮及其氧化物　硝酸 课标 指引 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其氧化物、硝酸的主要性质。 2.认识氮及其氧化物、硝酸在生产生活中的应用和对生态环境的影响。 三年 高考 命题 分析 1.命题特点 基础性:强化对教材基础的掌握,注重实验操作细节,如氮气的稳定性、氮的固定、硝酸与铜的反应等。 综合性:通过跨模块和跨学科的综合题,考查学科关键能力。 2.命题趋势:命题将强化实际应用(硝酸运输、汽车尾气处理),跨模块关联(环境问题与化学原理结合),绿色化学导向(突出氮循环、污染治理)。 考点一　氮及其氧化物 必备知识•梳理 1.氮的结构及存在 (1)原子结构示意图:__________;基态原子的电子排布式:__________,最外层有5个电子,既不容易得到3个电子,也不容易失去5个电子,故氮原子一般通过共用电子对与其他原子形成共价键,常见的化合价有-3、0、+1、+2、+3、+4和+5等。  (2)存在形式 ①游离态:空气中含量最多的气体,体积分数约为__________。  ②化合态:动植物体内、土壤、岩石和水体中,蛋白质重要的组成元素之一。 1s22s22p3 78% 2.氮气 (1)电子式:__________,结构式:__________,分子中含有__________个σ键、 __________个π键。  (2)物理性质: _________色_________味的气体,密度比空气略_________, __________溶于水。  N︙︙ N≡N 1 2 无 无 小 难 (3)化学性质 写出相关反应的化学方程式: ①______________________________;  ②______________________________;  ③______________________________。  (4)重要用途:作保护气;医疗上用作冷冻麻醉剂;合成氨等。 3.氮的氧化物 (1)NO和NO2的比较 氮的氧化物 NO NO2 物理性质 无色、不溶于水的气体 __________色、有刺激性气味的气体,易液化,易溶于水  化学性质 与O2反应 2NO+O2══2NO2 不反应 与H2O反应 不反应   毒性 有毒 有毒 制 法 反应试剂 Cu与_______反应  Cu与_______反应  收集方法 通常用__________法收集  通常用__________法收集  红棕 3NO2+H2O══2HNO3+NO 稀硝酸 浓硝酸 排水 向上排空气 教材链接 (必修第二册·P13·实验5-5·思考与讨论)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,观察现象。打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象。振荡注射器,再观察现象。 (1)上述实验中发生的化学变化有_______________________________。  (2)欲将注射器中的NO充分转化,采取的措施是_______________。  (3)根据上述实验,工业上生产硝酸时,要使NO完全转化为HNO3,采取的措施是__________________________________________________,总反应的化学方程式为_______________________________。  2NO+O2══2NO2、3NO2+H2O══2HNO3+NO 通入足量空气 向NO中通入足量O2(或空气),再用足量水吸收 4NO+3O2+2H2O══4HNO3 (2)氮氧化物的污染 光化学 烟雾 (3)常见的氮氧化物(NOx)尾气处理方法 ①NaOH溶液吸收法: NO2+NO+2NaOH══2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH══NaNO3+NaNO2+H2O。 ②氨气吸收法: 8NH3+6NO2 7N2+12H2O,4NH3+6NO 5N2+6H2O。 辨析明理 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2025·河北卷)氮气稳定存在于自然界中,原因是氮分子中存在氮氮三键,断开该共价键需要较多的能量。(　　) (2)(2025·北京卷)将NO2通入水中制备硝酸:3NO2+H2O══2HNO3+NO。 (　　) (3)(2025·陕晋青宁卷)用NaOH溶液吸收尾气中的NO2:2NO2+2OH-══N+N+H2O。(　　) (4)(2024·天津卷)液氮可用于制冷。(　　) √ √ √ √ 关键能力•提升 命题角度1　氮气及自然界中氮的循环 1.(2025·江苏卷)大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是(　　) A.工业合成氨 B.湿法炼铜 C.高炉炼铁 D.接触法制硫酸 A 解析:工业合成氨以N2和H2为原料,在催化剂、高温、高压下生成NH3,A符合题意;湿法炼铜涉及反应Fe+Cu2+══Cu+Fe2+,B不符合题意;高炉炼铁以铁矿石、焦炭等为原料,在高温下反应生成Fe和CO,C不符合题意;接触法制硫酸以黄铁矿或硫黄等为原料制备SO2,再经系列转化生成硫酸,D不符合题意。 2.(2025·湖南娄底模考)开发常压旋转滑行弧实现高效固氮具有广阔的应用前景,如图所示: 下列叙述正确的是(　　) A.N2和O2在光照或风能作用下直接生成NO2 B.上述过程包括4NO+3O2+2H2O══4HNO3 C.NH4NO3中阴、阳离子空间结构相同 D.HNO3分子如图所示 ,HNO3和NH3都存在分子内氢键 B 解析:氮气和氧气在放电条件下生成一氧化氮,不能生成二氧化氮,故A错误;由图可知,题述过程包括一氧化氮与氧气和水反应生成硝酸,反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O══4HNO3,故B正确;铵根离子中氮原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0,离子的空间结构为正四面体形,硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0,离子的空间结构为平面三角形,两者的空间结构不同,故C错误;氨分子只能形成分子间氢键,不能形成分子内氢键,故D错误。 命题角度2　氮氧化物的性质与转化 3.某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”,能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后,经处理能全部转化为HNO3,原理示意图如下。 设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　) A.废气中NO2转化为HNO3的过程属于人工固氮 B.转化为HNO3的反应是2N2O4+O2+2H2O══4HNO3 C.每获得0.4 mol HNO3时,转移电子的数目为0.1NA D.将NO2和O2等体积混合充入试管并倒置于盛水的水槽中,最终试管中气体的体积变为 L B 解析:人工固氮是指将N2转化为含氮化合物的过程,NO2转化为HNO3的过程不是人工固氮,A错误;由图可知,转化为HNO3的反应是2N2O4+O2+2H2O══4HNO3,B正确;由反应可知,生成4 mol HNO3同时转移4 mol电子,故获得0.4 mol HNO3时转移电子的数目为0.4NA,C错误;将NO2和O2等体积混合充入试管并倒置于盛水的水槽中,发生反应:4NO2+O2+2H2O══4HNO3,由于气体的体积未知,则无法计算剩余气体的体积,D错误。 4.(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 mol·L-1 D 解析:NO不与水反应,NO2能与水反应:3NO2+H2O══2HNO3+NO,则无色气体A为NO;无色气体A与等体积的O2混合通入水后发生反应: 4NO+3O2+2H2O══4HNO3,可知O2过量,则无色气体B为O2,A正确。由于过量的氧气为5 mL,而开始反应时NO与O2的体积相等,根据反应4NO+3O2+2H2O══4HNO3,剩余O2体积占O2总体积的,可知V(NO)= V(O2)==20 mL,B正确。由B可知,NO2与水反应产生的NO和原来的NO共20 mL,若NO气体全部来源于原气体,则V=20 mL;若NO气体全部由NO2与水反应产生,根据反应3NO2+H2O══2HNO3+NO可知V=3×20 mL=60 mL,则V的取值范围是20 mL<V<60 mL,C正确。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,发生反应4NO2+O2+2H2O══4HNO3,恰好完全转化为硝酸,但由于未指明气体所处温度和压强,不能计算气体的物质的量及其形成的硝酸溶液的浓度,D错误。 考点二　硝酸 必备知识•梳理 1.物理性质 硝酸是无色、__________挥发、有__________气味的液体。  易 刺激性 2.化学性质 (1)不稳定性 光照或受热时,浓硝酸易分解,化学方程式为_____________________。  (2)强氧化性(N得电子,表现氧化性) ①与金属单质的反应(写出化学方程式) 表现性质 HNO3表现酸性和强氧化性 浓硝酸与铜反应   稀硝酸与铜反应   ②与非金属单质的反应(写出化学方程式) 表现性质 HNO3只表现强氧化性 浓硝酸与碳的反应   ③与还原性化合物的反应 反应物质 H2S、SO2、Na2SO3、HI、FeSO4等还原性物质 应用示例 FeSO4溶液与稀硝酸反应: ________________________________ (写出离子方程式)  Cu+4HNO3(浓) ══2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O 3Cu+8HNO3(稀) ══2NO↑+3Cu(NO3)2+4H2O C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O 3Fe2++4H++N══3Fe3++NO↑+2H2O (3)与有机物的反应 硝化 反应   显色 反应 含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变________色  黄 教材链接 (必修第二册·P15·资料卡片·王水)浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1∶3)叫做王水,能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 (1)判断:(2024·湖北卷)王水溶解铂是由于浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性。 (　　) (2)王水溶解金生成HAuCl4和NO,化学方程式为______________________,该反应中盐酸的作用是________________________________________。  × Au+HNO3+4HCl══HAuCl4+NO↑+2H2O 与Au形成稳定配合物HAuCl4,增强Au的溶解性 辨析明理 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2025·广东卷)浓硝酸具有强氧化性,因此浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。 (　　) (2)(2025·黑吉辽蒙卷)制备少量NO避免其被氧化(如图)。(　　) (3)(2024·广东卷)由氨制硝酸:NH3→NO→NO2→HNO3,故NH3和NO2均具有氧化性。(　　) (4)(2023·浙江1月选考卷)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2。(　　) × √ × × 关键能力•提升 命题角度1　实验探究硝酸与金属的反应 1.(2025·广东卷)按如图组装装置并进行实验:将铜丝插入溶液中,当c中红色褪去时,将铜丝拔离液面。下列叙述错误的是(　　) A.a中有化合反应发生,并有颜色变化 B.b中气体变红棕色时,所含氮氧化物至少有两种 C.c中溶液红色刚好褪去时,HC恰好完全反应 D.若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热,则c中溶液颜色会褪去 C 解析:稀硝酸与铜反应生成NO,NO与具支试管上部空间内空气中的O2发生化合反应生成红棕色NO2,有颜色变化,A正确;b中气体变红棕色时,所含氮氧化物有NO2,由于存在平衡:2NO2 N2O4,必定含有N2O4,还可能含有NO,B正确;c中溶液红色刚好褪去时,溶液仍呈碱性,HC并未完全反应,C错误;若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热,反应生成SO2,由于酸性: H2SO3>H2CO3,SO2与NaHCO3溶液反应,溶液的碱性减弱,故c中溶液颜色会褪去,D正确。 2.(2026·湖南雅礼中学模考)1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g·mL-1、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体1 120 mL(标准状况),向反应后的溶液中加入V mL 3.20 mol·L-1 NaOH溶液,恰好使金属离子全部沉淀,共得到2.54 g沉淀。下列说法错误的是(　　) A.与铜镁合金反应的浓硝酸过量 B.得到的NO2和N2O4混合气体中n(NO2)=0.04 mol C.加入的3.20 mol·L-1 NaOH溶液的体积V=200 D.原合金中铜、镁的物质的量相等 D 解析:由题意可知,设合金中铜、镁的物质的量分别为x mol、y mol,由1.52 g铜镁合金完全溶解于浓硝酸后,加入氢氧化钠溶液恰好使金属离子全部沉淀,共得到2.54 g沉淀可得:64 g·mol-1 x mol+24 g·mol-1 y mol=1.52 g、64 g·mol-1 x mol+24 g·mol-1 y mol+34 g·mol-1 x mol+34 g·mol-1 y mol=2.54 g,解得x=0.02,y=0.01;设二氧化氮和四氧化二氮的物质的量分别为a mol、b mol,由混合气体的体积可得:a mol+b mol=0.05 mol,由得失电子守恒可得:a mol+2b mol=0.06 mol,解得a=0.04,b=0.01;由c=可知,浓硝酸的浓度为c(HNO3)= mol·L-1=14 mol·L-1,则50 mL浓硝酸中HNO3的物质的量为14 mol·L-1×0.05 L=0.7 mol,由氮原子守恒可知,反应消耗的硝酸包括表现氧化性的硝酸和表现酸性的硝酸,其物质的量为0.04 mol+0.01 mol×2+0.02 mol×2+0.01 mol×2=0.12 mol,所以与铜镁合金反 应的浓硝酸过量;由题意可知,沉淀量最大时,溶液中只有硝酸钠,由原子守恒可知,反应结束后所得溶液中钠离子物质的量为0.7 mol-0.06 mol=0.64 mol,则氢氧化钠溶液的体积为=0.2 L。 浓硝酸浓度为14 mol·L-1,总物质的量为0.7 mol,反应中消耗硝酸(体现酸性和氧化性)仅0.12 mol,硝酸过量,A正确;二氧化氮的物质的量为n(NO2)=0.04 mol,B正确;氢氧化钠溶液的体积为×103 mL·L-1=200 mL,C正确;铜为0.02 mol、镁为0.01 mol,D错误。 命题角度2　实验探究硝酸与非金属单质的反应 3.(经典考题)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是(　　) 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中木炭与浓硝酸发生反应 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 解析:①中浓硝酸受热分解,发生反应4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O,产生的气体为混合气体,A正确;浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2,则产生红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应,B正确;根据②和③,浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热,浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触,同时,氮元素化合价降低,生成的NO2为还原产物,C正确;红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2,D错误。 能力提升 题组1　前沿模拟演练 1.(2025·湖南岳阳模考)氮及其化合物的“价—类”二维图如图所示,下列有关说法正确的是(　　) A.除去NO2中混有的NO,可将气体通过盛有H2O的洗气瓶 B.王水能溶解Au、Pt等金属,由浓盐酸与浓硝酸按体积比3∶1混合而成 C.“雷雨发庄稼”的原理为N2→NO→NO2→HNO3 D.向浓硝酸中投入红热的木炭,产生红棕色气体,一定可以证明NO2产生于木炭与浓硝酸的反应 B 解析:二氧化氮和水反应生成硝酸和NO,A错误;王水由浓盐酸与浓硝酸按体积比3∶1混合而成,能溶解Au、Pt等金属,B正确;“雷雨发庄稼”的原理为氮气和氧气放电生成一氧化氮,一氧化氮和氧气转化为二氧化氮,二氧化氮和水生成硝酸,硝酸转化为含氮元素的盐,C错误;向浓硝酸中投入红热的木炭,产生红棕色气体,可能是木炭与浓硝酸反应生成的二氧化氮,也可能是浓硝酸受热分解生成的二氧化氮,D错误。 2.(2025·广东深圳期初调研)利用三通阀进行气体的性质探究装置如图所示,先通过旋转阀门连通注射器2、4收集气体,再进行性质探究实验,下列说法不正确的是(　　) A.装置4的反应中,硝酸体现出酸性和氧化性 B.旋转阀门连通装置1、2,2中气体颜色不变 C.装置4若换成浓氨水和碱石灰,可进行氨的性质探究 D.连通装置1、2实验后,装置3中换成NaOH溶液可进行尾气的吸收处理 B 解析:注射器4中稀硝酸与铜反应:3Cu+8HNO3(稀) ══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,硝酸体现出氧化性和酸性,A正确;注射器2中的NO与注射器1中空气中的氧气反应生成红棕色NO2气体,颜色改变,B错误;装置4若换成浓氨水和碱石灰,会生成NH3,故可进行NH3的性质探究,C正确;连通装置1、2实验后生成NO2气体,装置3中换成NaOH溶液与NO2反应:2NO2+2NaOH══NaNO3+NaNO2+H2O,可进行尾气的吸收处理,D正确。 题组2　高考真题集训 3.(2024·湖南卷)某学生按图示方法进行实验,观察到以下实验现象。 ①铜丝表面缓慢放出气泡,锥形瓶内气体呈红棕色; ②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快,气体颜色逐渐变深; ③一段时间后气体颜色逐渐变浅,至几乎无色; ④锥形瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升,最终铜丝与液面脱离接触,反应停止。 下列说法正确的是(　　) A.开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢,原因是铜丝在稀硝酸中表面钝化 B.锥形瓶内出现了红棕色气体,表明铜与稀硝酸反应生成了NO2 C.红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2+H2O══2HNO3+NO D.铜丝与液面脱离接触,反应停止,原因是硝酸消耗完全 C 解析:金属铜与稀硝酸不会发生钝化,开始时气泡释放速度缓慢,可能的原因是铜表面有氧化铜,A错误;由于装置内有空气,铜与稀硝酸反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2,产生的NO2的浓度逐渐增大,气体颜色逐渐变深,B错误;装置内氧气逐渐被消耗,生成的NO2的量逐渐达到最大值,同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应:3NO2+H2O══2HNO3+NO,因此气体颜色逐渐变浅,C正确;由于该装置为密闭体系,生成的NO无法排出,气压逐渐增大,将锥形瓶内液体压入长颈漏斗,铜丝与液面脱离接触,反应停止,D错误。 4.(2022·天津卷)燃油汽车行驶中会产生CO、NO等多种污染物。如图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应。以下判断错误的是(　　) A.甲是空气中体积分数最大的成分 B.乙是引起温室效应的气体之一 C.反应(Ⅰ)在常温下容易发生 D.反应(Ⅱ)中NO是氧化剂 C 解析:甲与氧气反应生成一氧化氮,一氧化氮与一氧化碳反应生成甲和二氧化碳,再根据元素守恒可知,甲为氮气。氮气是空气中体积分数最大的成分,A正确;乙是二氧化碳,则乙是引起温室效应的气体之一,B正确;由于氮气中含有氮氮三键,因此反应(Ⅰ)在常温下不容易发生,在高温或放电条件下发生,C错误;一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳,一氧化氮中氮元素化合价降低,因此反应(Ⅱ)中NO是氧化剂,D正确。 3Mg+N2Mg3N2　 N2+3H22NH3　 N2+O22NO 4HNO3(浓)2H2O+4NO2↑+O2↑ +HNO3(浓)+H2O(取代反应) $