第17讲　硝酸　含氮物质之间的转化-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“硝酸及含氮物质转化”专题，依据高考评价体系梳理了硝酸的不稳定性、与金属非金属反应及含氮物质转化三大核心考点，通过近三年高考真题分析明确“硝酸氧化性”“氮循环转化”等高频考点权重，归纳实验探究、综合推断等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于“真题精讲+解题建模+素养提升”策略，如以2025安徽调研题为例，通过“反应原理分析-现象推理-结论判断”三步法突破浓硝酸与木炭反应实验题，培养学生科学思维与科学探究素养。设“易错警示”“能力要语”模块，帮助学生掌握氧化还原反应规律及物质转化技巧，教师可据此开展精准复习，提升备考效率。

第17讲　硝酸　含氮物质之间的转化 考点一　硝酸 两个高考关键点 关键点1硝酸的不稳定性、与金属的反应 1.(高考题组编)下列说法正确的是　　　　　。[命题点❸] A.(2025·广东卷)浓硝酸具有强氧化性,故浓硝酸保存在棕色试剂瓶中 B.(2024·湖北卷)王水溶解铂的原因是浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性 C.(2023·浙江1月选考卷)常温下,铁与浓硝酸反应可制备NO2 D.(2023·北京卷)铁钉放入浓硝酸中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体 E.(2023·新课标卷)常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中,前者产生无色气体,后者无明显现象,则稀硝酸的氧化性比浓硝酸强 D 解析 浓硝酸保存在棕色试剂瓶中,与其热稳定性有关,与强氧化性无关,A项错误。浓盐酸提供的Cl-能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成稳定的配合物,从而促进铂的溶解,B项错误。常温下,铁在浓硝酸中发生钝化,不能制备NO2,C项错误。浓硝酸的氧化性比稀硝酸强,常温下使铁片发生钝化,E项错误。 2.(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(　　)[命题点❸] 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,表明铜和稀硝酸反应生成了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 金属铜在稀硝酸中不会钝化,开始反应速率较慢,可能的原因是铜表面有氧化铜,随后反应速率加快的原因是反应放热,A项错误。由于装置内有空气,铜和稀硝酸反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2,产生的NO2浓度逐渐增加,气体颜色逐渐变深,B项错误。装置内氧气逐渐被消耗,生成的NO2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,气体颜色变浅,C项正确。由于该装置为密闭体系,生成的NO无法排出,逐渐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项错误。 关键点2硝酸与非金属(木炭)的反应 3.(2025·安徽马鞍山调研)如图所示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(　　) [命题点❶❷❸] A.木炭和浓硝酸反应的化学方程式为C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O B.红棕色气体表明②中木炭与浓硝酸发生了反应 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.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体 B 解析 木炭和浓硝酸发生氧化还原反应,其化学方程式为C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O,A项正确。红热木炭可能只是热介质,使得浓硝酸发生分解反应,生成NO2,不能表明木炭与浓硝酸发生了反应,B项错误。由③说明浓硝酸具有挥发性,与红热木炭作用,生成的红棕色气体为NO2,氮元素的化合价降低,NO2为还原产物,C项正确。灼热的碎玻璃不能与浓硝酸发生反应,浓硝酸受热发生分解反应产生NO2和氧气,属混合气体,D项正确。 回归基础·考教衔接 1.硝酸的物理性质[❶] 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 [注意] 实验室中可利用浓硫酸与NaNO3固体反应制取HNO3: NaNO3+H2SO4(浓) NaHSO4+HNO3↑(难挥发性酸制取挥发性酸)。 2.硝酸的化学性质 (1)不稳定性[❷] 光照或受热时,HNO3易分解,化学方程式为4HNO3(浓) 2H2O +4NO2↑+O2↑。 保存浓硝酸的关键:棕色细口瓶,阴凉暗处 [注意] 浓硝酸中因溶解了HNO3分解产生的NO2而显黄色,向其中通入足量空气(或O2),可变为无色。 (2)强氧化性[❸] ①与金属的反应 表现性质 酸性和强氧化性 浓硝酸与铜反应 Cu+4HNO3(浓) ══2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O 浓硝酸与铁、铝反应 常温下钝化 稀硝酸与铜反应 3Cu+8HNO3(稀) ══2NO↑+3Cu(NO3)2+4H2O [注意]常温下,浓硝酸能使Fe、Al表面迅速生成一层致密的膜,阻止内部金属继续反应。加热,破坏表面的膜,反应会继续进行。 ②与非金属的反应 表现性质 强氧化性 浓硝酸与碳的反应 C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O ③与还原性化合物的反应 反应物质 H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等还原性物质 应用示例 3Fe2++4H++N══3Fe3++NO↑+2H2O [注意]N必须在酸性条件下才有强氧化性,在碱性条件下一般不考虑其氧化性。 命题角度 1 实验探究硝酸与铜的反应 [例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O2发生化合反应生成红棕色NO2,气体颜色变化,A项正确。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项正确。c中溶液红色刚好褪去时,pH在8.2左右,溶液呈碱性,HC并未完全反应,C项错误。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项正确。 命题角度 2 实验探究浓硝酸与木炭的反应 [例2](2025·陕西汉中统考)某同学设计了如图装置(省略夹持装置)探究碳与浓硝酸的反应,已知铂丝在实验过程中不参与反应,下列说法错误的是(　　) 查阅资料可知:NO2可与NaOH反应生成物质的量相同的两种盐。 A.将红热的木炭伸进浓硝酸中可以观察到有红棕色气体产生 B.木炭与浓硝酸反应的化学方程式为C+2HNO3(浓) CO2↑+2NO↑+H2O C.反应结束后,将NaOH溶液加入三颈烧瓶中吸收NO2,离子方程式为2NO2+2OH- ══ N+N+H2O D.浓硝酸呈黄色的原因可能是浓硝酸分解生成的NO2溶解在溶液中 B 解析 红热的木炭伸进浓硝酸中,二者反应生成NO2气体,或浓硝酸受热分解生成NO2,因此观察到有红棕色气体产生,A项正确。木炭与浓硝酸发生氧化还原反应,生成CO2、NO2和H2O,化学方程式为C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O,B项错误。反应结束后,将NaOH溶液加入三颈烧瓶中吸收NO2,NO2发生歧化反应生成硝酸钠和亚硝酸钠,离子方程式为2NO2+2OH- ══ N+N+H2O,C项正确。浓硝酸见光或受热会分解产生NO2,NO2为红棕色气体,其溶于浓硝酸,使溶液呈黄色,D项正确。 能力要语 1.稀硝酸与金属反应的规律:稀硝酸+金属→硝酸盐+NO↑+H2O,HNO3体现酸性和强氧化性。 2.浓硝酸与金属反应的规律:浓硝酸+金属→硝酸盐+NO2↑+H2O,HNO3体现酸性和强氧化性。 3.浓硝酸+非金属单质(如C、S) 非金属的最高价含氧酸(或氧化物)+NO2↑+H2O,硝酸只体现强氧化性。 4.稀硝酸与非金属单质不发生反应;浓硝酸与非金属单质反应时,若浓硝酸不足量,变成稀硝酸后,反应停止。 解题路径 突破浓硝酸与木炭反应的实验题 第一步:明确反应原理 碳与浓硝酸反应生成CO2和NO2(红棕色气体);浓硝酸受热分解生成NO2、O2和H2O。 第二步:分析反应现象 红热的木炭伸进浓硝酸中,有红棕色气体产生,可能是二者反应生成NO2,也可能是浓硝酸受热分解生成NO2。 第三步:判断相关常识 基于关键信息“NO2可与NaOH反应生成物质的量相同的两种盐”书写离子方程式。 考点二　含氮物质之间的转化 三个高考关键点 关键点1含氮物质之间的转化 1.(高考题组编)下列说法正确的是　　　。[命题点❶❷] A.(2024·广东卷)由氨制硝酸:NH3→NO→NO2→HNO3,故NH3和NO2均具有氧化性 B.(2024·江苏卷)N电催化为N2的阳极反应:2N+12H++10e- ══ N2↑+6H2O C.(2024·海南卷)烘焙糕点时,以食品级NH4HCO3作为膨松剂:NH4HCO3(aq) NH3(g)+CO2(g)+H2O(l) D.(2022·江苏卷)多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” CD 解析 NH3→NO过程发生氧化反应,NH3作为还原剂,体现其还原性,A项错误。N电催化为N2时,其在阴极发生还原反应,B项错误。 2.(2025·辽宁省部分校点石联考)氮、硫及其化合物的“价—类”二维图如图所示。下列说法正确的是(　　)[命题点❸] A.a、b、u、v、w均能作还原剂 B.常温下,e、z的浓溶液不与铁反应 C.除y外,上述物质中还有2种属于电解质 D.d、w、x均可与水反应生成酸,且都属于酸性氧化物 A 解析 根据图中的信息可知,a为NH3,b为N2,c为NO,d为NO2或N2O4,e为HNO3,u为H2S,v为S,w为SO2,x为SO3,y为H2SO3,z为H2SO4。a、b、u、v、w中S和N的化合价均不是其最高正价,均可以失去电子作为还原剂,A项正确。常温下,浓硝酸、浓硫酸使铁的表面生成致密的膜,发生化学反应,B项错误。题述物质中属于电解质的有H2S、H2SO3、H2SO4、HNO3,因此除y外,还有3种物质属于电解质,C项错误。二氧化氮不属于酸性氧化物,D项错误。 关键点2含氮物质转化的“微流程” 3.(2025·辽宁丹东模拟)已知氮元素及其化合物的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)[命题点❷] A.①步转化中,1 mol N2可与3 mol H2完全反应生成2 mol NH3 B.①~④各步转化中,属于氮的固定的是①②③ C.②~④各步转化中,N元素只发生氧化反应 D.④步转化尾气中含有NO、NO2,利用NaOH溶液将其同时吸收的反应为2NaOH+NO+NO2 ══ 2NaNO2+H2O D 解析 ①步转化N2+3H2 2NH3属于可逆反应,不能进行完全,A项错误。游离态的氮转化为含氮化合物的过程为氮的固定,故只有①属于氮的固定,B项错误。反应④为3NO2+H2O ══ 2HNO3+NO,氮元素化合价既升高又降低,同时发生了氧化反应和还原反应,C项错误。 关键点3含氮物质转化的“微实验” 4.(2025·湖北八校联考)水合肼又称水合联氨,广泛用作还原剂、抗氧化剂、发泡剂等,其制备原理为NaClO+2NH3 ══ N2H4·H2O+NaCl。用如图装置制取水合肼的有关分析正确的是(　　)[命题点❷] A.装置中导管口的连接顺序是f→a→b→d→c→e B.e所在装置的漏斗可以没入水面以下 C.f所在装置可以快速制备氨气 D.操作过程中要快速滴加NaClO溶液 C 解析 制备水合肼时需先制备氨气,并将其通入NaClO溶液中,氨气极易溶于水,在两装置中间需要连接安全瓶用于防倒吸,为有利于氨气与NaClO溶液反应,制备水合肼时氨气应从c口进入装置,最后用e所在装置进行尾气处理,则装置中导管口的连接顺序应是f→a→b→c→d→e(a、b顺序可互换),A项错误。e所在装置的漏斗用于防倒吸,若没入水面以下,则不能起到防倒吸的作用,B项错误。由题干信息可知,水合肼具有还原性,而NaClO具有强氧化性,若滴加NaClO溶液过快,过量的NaClO能氧化水合肼,降低产率,D项错误。 回归基础·考教衔接 1.自然界中的氮循环[❶] 2.氮及其化合物的转化关系[❷] (1)“歧化反应” 常见反应如下: ①3NO2+H2O ══ 2HNO3+NO; ②2NO2+2NaOH ══ NaNO3+NaNO2+H2O。 (2)“归中反应” 常见反应如下: ①6NO+4NH3 5N2+6H2O; ②6NO2+8NH3 7N2+12H2O; ③NO2+NO+2NaOH ══ 2NaNO2+H2O。 3.氮及其化合物的“价—类”二维图[❸] 氮元素有多种化合价,物质的种类较多,从物质类别和元素价态两个角度理解物质的性质及转化关系。 (1)横向变化体现了氮元素同价态不同类别物质(氢化物、碱、盐)之间的转化,通过加入酸(或碱)实现物质的转化。 ①氨气转化为铵盐:HCl+NH3 ══ NH4Cl。 ②硝酸转化为硝酸盐:NaOH+HNO3 ══ NaNO3+H2O。 ③铵盐转化为氨:N+OH- NH3↑+H2O。 (2)纵向变化体现氮元素不同价态同类别物质之间的转化,主要通过加入氧化剂或还原剂来实现物质之间的转化。 NO转化为NO2:2NO+O2 ══ 2NO2。 (3)斜向转化体现不同价态、不同类别物质之间的转化,主要体现物质的氧化性和还原性。 ①NH3转化为N2:3Cl2+8NH3 ══ N2+6NH4Cl。 ②NH3转化为NO:5O2+4NH3 4NO+6H2O。 命题角度 1 基于含氮物质转化的综合推断 [例1](2025·湖北卷)如图所示的物质转化关系中,固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降。气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。G是一种强酸。H是白色固体,常用作钡餐。下列叙述错误的是(　　) A.在C的水溶液中加入少量固体A, 溶液pH升高 B.D为可溶于水的有毒物质 C.F溶于雨水可形成酸雨 D.常温下可用铁制容器来盛装G的浓溶液 A 解析 在NH3的水溶液中加入少量NH4Cl,c(N)增大,NH3·H2O的电离平衡逆向移动,溶液的碱性减弱,pH下降,A项错误。D是BaCl2,易溶于水,可溶性钡盐有毒,易引起蛋白质变性,B项正确。F是NO2,溶于雨水可形成硝酸型酸雨,C项正确。G是HNO3,常温下铁在浓硝酸中发生钝化,表面生成致密的膜,故可用铁制容器来盛装G的浓溶液,D项正确。 命题角度 2 含氮物质转化的“微流程”和“微实验” [例2](2024·北京卷改编)HNO3是一种重要的工业原料,可采用不同的氮源制备HNO3。以NH3为氮源催化氧化制备HNO3,反应原理分三步进行。 设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　　) A.第Ⅰ步反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O B.第Ⅱ步中,2n mol NO和n mol O2充分反应,所得产物分子数为2nNA C.第Ⅲ步中若通入适量O2,可实现NO2完全转化为HNO3 D.工业上将第Ⅲ步产生气体再通入第Ⅱ步进行循环利用 B 解析 第Ⅱ步中,2n mol NO和n mol O2充分反应,生成2n mol NO2,由于存在平衡2NO2 N2O4,故所得产物分子数小于2nNA,B项错误。第Ⅲ步中若通入适量O2,可发生总反应:4NO2+O2+2H2O ══ 4HNO3,实现NO2完全转化为HNO3,C项正确。第Ⅲ步产生的气体是NO,工业上将NO再通入第Ⅱ步进行循环利用,D项正确。 解题路径 突破含氮物质转化的综合推断题 第一步:寻“题眼”,求突破 [例1]关键信息:①“气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝” C是NH3;②“H是白色固体,常用作钡餐” H是BaSO4。 第二步:析“转化”,推其他 [例1]转化分析:①C+HCl→A A是NH4Cl;②连续氧化“C E F G” E是NO,F是NO2,G是HNO3。 其他信息:“固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降” B是Ba(OH)2·8H2O,D是BaCl2。 第三步:巧联系,判选项 结合选项描述,联系教材知识,作出合理分析判断。 能力要语 1.重要“题眼”:红棕色气体(NO2),使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体(NH3)。 命题点 1 实验探究硝酸的性质创新设计 素养 提升练 课中 高考定向·原创融通 1.(仿真预测题)某同学进行如下实验: 实验序号 实验操作 实验现象 ⅰ 将铜粉加入试管中,再加入稀硝酸 溶液变蓝,液面上方呈浅红棕色;至不再产生气泡时,铜粉有剩余,余液呈酸性 ⅱ 继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色 ⅲ 继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色 下列说法不正确的是(　　) A.铜与硝酸反应中,硝酸氧化性与氢离子、硝酸根离子浓度均有关 B.ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释 C.继续向ⅰ中试管加入少量硫酸铜固体,也能发生ⅱ、ⅲ中现象 D.用一定浓度的H2SO4与NaNO3也能使铜粉溶解 C 解析 由ⅰ、ⅱ分析可知ⅰ还有硝酸剩余,不能将铜全部溶解,故硝酸氧化性与氢离子、硝酸根离子浓度均有关,A项正确。ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应,能用相同的离子反应3Cu+8H++2N ══ 3Cu2++2NO↑+4H2O解释,B项正确。铜离子是氧化产物,增大铜离子和硫酸根离子浓度,不会发生反应,C项错误。硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,可以将铜氧化,故用一定浓度的H2SO4与NaNO3也能使铜粉溶解,D项正确。 命题点 2 以含氮物质转化为主体的综合推断 2.(跨模块融通)如图中的每一方格中表示有关的一种反应物或生成物,其中A、C、D、E为无色气体,F为红棕色气体。下列说法不正确的是(　　) A.F与水的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1 B.用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口可以检验C气体是否收集满 C.M可能是纯净物或混合物 D.D在一定条件下可与C发生置换反应 A 解析 A、C、D、E为无色气体,F为红棕色气体,F与H2O反应生成G,G是HNO3;G与木炭加热生成F(NO2)和A,则A是CO2;A与Na2O2生成D,则D是O2;D(O2)与E反应生成F(NO2),则E是NO;M与NaOH加热生成C,C与D(O2)经催化剂作用生成E(NO),则C为NH3,M为铵盐。M受热分解生成A(CO2)、B和C(NH3),则M为NH4HCO3或(NH4)2CO3。 F(NO2)与水发生反应:3NO2+H2O ══ 2HNO3+NO,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,A项错误。用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口,挥发出的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体,产生白烟,可检验NH3是否收集满,B项正确。M可能是NH4HCO3、(NH4)2CO3或二者混合物,C项正确。D是O2,C为NH3,在催化剂作用下二者可发生反应生成N2和H2O,该反应属于置换反应,D项正确。 2.重要转化:①连续氧化:“A(g)B(g)C(g)D”,A是NH3或N2; ②分解反应:,A可能是(NH4)2CO3、NH4HCO3等铵盐。 $