第20讲 硝酸 含氮物质的转化(学用讲义)-【优学精研】2027年高考化学一轮总复习学用Word（鲁琼版）

该高中化学高考复习学案系统整合硝酸性质及含氮物质转化核心考点，以“价—类”二维图构建物质转化关系网络，通过必备知识填空、易错辨析判断等问题设计，引导学生自主梳理硝酸强氧化性、不稳定性及工业制备流程，形成层次分明的知识体系。 亮点在于诊断性自测与科学思维培养，如开篇易错辨析6道判断题即时检测认知盲点，金属与硝酸反应计算模块提供思维模型工具，真题演练整合近三年高考题。通过实验探究题（如铜与硝酸反应现象分析）培养科学探究素养，助力学生自主诊断提升，教师可依学情精准指导。

第20讲　硝酸　含氮物质的转化 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硝酸的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。 2.了解通过化学反应可以探索物质性质，实现氮及其化合物的转化，认识物质及其转化在促进物质文明进步、自然资源综合利用中的重要价值。 考点一　硝酸 必备知识 1.物理性质 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 2.化学性质 （1）不稳定性 浓硝酸见光或受热会分解：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）强氧化性 硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 ①与金属反应 a.稀硝酸与铜反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； b.浓硝酸与铜反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②与非金属反应 浓硝酸与木炭的反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③与还原性物质反应 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。 稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 易错辨析 　（1）常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。（　　） （2）可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。（　　） （3）铜、碳分别与浓硝酸反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性。（　　） （4）Cu在KNO3溶液和稀硫酸中均不溶解，但能溶解在其混合液中。（　　） （5）试管内壁上的银镜可用稀硝酸除去，也可用氨水除去。（　　） （6）浓硝酸和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同。（　　） 关键能力 考向1　硝酸的性质与实验探究 1.（2025·辽宁丹东模拟）硝酸是一种无色液体，一般带微黄色，常用来制造火药、氮肥、染料等。下列关于硝酸的认识错误的是（　　） A.因浓硝酸见光或受热会分解，所以应置于棕色试剂瓶，并放置于阴凉处 B.浓硝酸和稀硝酸都具有较强的氧化性，与Cu反应时二者均体现出氧化性和酸性 C.常温下铁与浓硝酸不反应，因此可用铁制容器盛放浓硝酸 D.铜与浓硝酸发生剧烈反应，溶液变绿，试管中出现红棕色气体 2.关于下列实验的说法不正确的是（　　） A.①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生 B.②中溶液中的主要离子有Cu2＋和N C.③中铜片继续溶解，是由于稀硫酸提供的S增强了溶液的氧化性 D.①和③中铜片溶解时反应的离子方程式相同 硝酸与金属反应的还原产物 （1）浓硝酸：不论金属活泼与否，产物主要是NO2； （2）稀硝酸：与不活泼金属（如Cu）反应，产物主要是NO； （3）稀硝酸：与活泼金属（如Zn、Mg）反应，产物可生成N2O或N； （4）极稀硝酸与极活泼金属反应，会有H2放出。 考向2　金属与硝酸反应的计算 3.（2025·山东菏泽检测）一定温度下探究铜与稀硝酸的反应，反应过程如图所示。下列说法错误的是（　　） A.反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 B.整个过程最终消耗氧气和铜的物质的量之比为1∶2 C.该实验符合绿色化学要求 D.实验结束时，溶液中n（N）减小 4.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题： （1）NO的体积为　　　　L，NO2的体积为　　　　L。 （2）参加反应的HNO3的物质的量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，原硝酸溶液的浓度为　　　　mol·L－1。 　金属与硝酸反应计算的思维模型 　 考点二　含氮物质之间的转化　硝酸的工业制备 必备知识 一、含氮元素物质之间的转化关系 1.氮元素的“价—类”二维图 氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。 2.含氮元素物质之间的转化关系 （1）歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 如3NO2＋H2O2HNO3＋NO、2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O （2）归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。 如6NO＋4NH35N2＋6H2O、NO2＋NO＋2NaOH2NaNO2＋H2O 二、硝酸的工业制备 1.原料 氨、空气和水。 2.流程 N2NH3NONO2HNO3 写出相关化学方程式： ①N2＋3H22NH3； ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； ③2NO＋O22NO2； ④　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 3.尾气吸收 2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O； NO＋NO2＋2NaOH2NaNO2＋H2O。 关键能力 考向1　氮及其化合物的转化及应用 1.（2025·八省联考晋陕青宁卷）下列物质在一定条件下的转化关系如图所示。E、G、Q、R均为气体，其中R为红棕色。下列说法正确的是（　　） A.E、G、Q、R、T所含同种元素化合价依次升高 B.E的水溶液能导电，所以E是电解质 C.Q和E可用排水法收集 D.铜与不同浓度的T溶液反应均可生成Q 2.如图是氮元素的“价—类”二维图。下列有关说法正确的是（　　） A.甲可以用浓硫酸干燥 B.乙合成NO2的过程属于氮的固定 C.丙转化为丁的反应是氧化还原反应 D.常温下可用铁制容器盛装丁的浓溶液 含氮物质的连续氧化 （1）NH3NONO2HNO3。 （2）N2NONO2HNO3。 考向2　硝酸的工业制备 3.（2025·宁夏银川一中检测）硝酸可用于制化肥、农药、染料等。工业制备硝酸的过程如图所示，下列说法正确的是（　　） 　 A.合成氨塔中采用高温有利于提高反应物的平衡转化率 B.图中A和B分别为氧气和水 C.常温下，铝与浓硝酸不反应，可用铝罐材料盛装浓硝酸 D.尾气不需要净化处理，可以直接排放 4.NH3和HNO3是重要的工业产品，如图是合成氨和氨氧化制硝酸的工艺流程。 　 （1）合成塔中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）氨分离器中压强约为15 MPa，温度约为－20 ℃，分离氨应用了氨　　　　的性质，从氨分离器中又回到合成塔中的物质是　　　　。 （3）氧化炉中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （4）尾气中的少量NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体，写出NO2和NH3反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）（2025·浙江6月选考7题）FeO与硝酸反应：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2O。（　　） （2）（2025·北京高考）将NO2通入水中制备硝酸：3NO2＋H2O2HNO3＋NO。（　　） （3）（2025·四川高考2题）硝酸银溶液存于棕色瓶中，因其受光照易分解。（　　） （4）（2024·浙江6月选考）HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中。（　　） （5）（2024·广东高考）由氨制硝酸：NH3→NO→NO2→HNO3过程中，体现了NH3和NO2 均具有氧化性。（　　） （6）（2024·河北高考）硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和通风。（　　） （7）（2024·全国新课标卷）试管壁上的银镜用稀硝酸清洗：Ag＋2H＋＋NAg＋＋NO2↑＋H2O。（　　） 2.（2025·湖北高考8题）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 3.（2025·云南高考8题）某化学兴趣小组设计如下实验装置，通过测定反应前后质量的变化，验证NaNO3固体在酒精灯加热条件下，受热分解的气态产物。 实验步骤：先缓慢通入Ar气，排尽装置内空气；关闭Ⅰ左侧阀门，点燃酒精灯；一段时间后，Ⅱ中灼热的铜网变黑，熄灭酒精灯甲；再次缓慢通入Ar气…… 下列说法错误的是（　　） A.实验步骤中，点燃酒精灯的顺序为甲、乙、丙 B.整个过程中，若Ⅲ中灼热的铜网未变黑，则说明生成的O2在Ⅱ中反应完全 C.实验结束后，若Ⅰ中减少的质量等于Ⅱ中增加的质量，则分解的气态产物只有O2 D.NaNO3应远离热源、可燃物，并与还原性物质分开存放 4.（2024·湖南高考7题）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＋H2O2HNO3＋NO D.铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全 5.（2024·北京高考16题节选）HNO3是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备HNO3。 （1）方法一：早期以硝石（含NaNO3）为氮源制备HNO3，反应的化学方程式为H2SO4（浓）＋NaNO3NaHSO4＋HNO3↑。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和　　　　　　　　。 （2）方法二：以NH3为氮源催化氧化制备HNO3，反应原理分三步进行。 NH3NONO2HNO3 第Ⅰ步反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 提示：完成课后作业　第五章　第20讲 答案 第20讲　硝酸　含氮物质的转化 考点一 必备知识 2.（1）4HNO3（浓）2H2O＋4NO2↑＋O2↑ （2）①a.3Cu＋8HNO3（稀）3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O　b.Cu＋4HNO3（浓）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　②C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　③3Fe2＋＋4H＋＋N3Fe3＋＋NO↑＋2H2O 易错辨析 　（1）√　（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√ 关键能力 1.C　常温下铁遇浓硝酸钝化，发生反应，但反应一会就停止，因此可用铁制容器盛放浓硝酸，C错误。 2.C　Cu与稀硝酸反应生成Cu（NO3）2、NO和H2O，试管口NO与O2反应生成NO2，则试管口出现红棕色，溶液呈蓝色，A正确；3Cu＋8H＋＋2N2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O，铜有剩余，加入稀硫酸继续反应，则H＋完全反应，故②中溶液中的主要离子有Cu2＋和N，B正确；酸性溶液中N可氧化Cu，铜片继续溶解，是稀硫酸提供的H＋增强了溶液的氧化性，C错误；①和③中发生的反应都为3Cu＋8H＋＋2N2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O，D正确。 3.D　稀硝酸与过量的铜反应生成Cu（NO3）2、NO和H2O，通入空气，NO与O2反应生成红棕色的NO2，NO2溶于水又生成硝酸和NO，硝酸继续与铜反应，直至完全反应，最终c（N）不变，总反应是2Cu＋O2＋4H＋2Cu2＋＋2H2O，B、C正确，D错误。反应Ⅰ中铜是还原剂，化合价升高2，一部分HNO3是氧化剂，氮元素化合价降低3，由得失电子守恒原理可得氧化剂∶还原剂＝2∶3，A正确。 4.（1）5.824　5.376　（2）1.52 mol　（3） 解析：（1）n（Cu）＝＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。根据气体在标准状况下的总体积为11.2 L有x＋y＝0.5 mol；根据得失电子守恒有3x＋y＝（0.51×2）mol，解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol，V（NO）＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L，V（NO2）＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L。（2）参加反应的HNO3分两部分：一部分显酸性，生成Cu（NO3）2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。（3）HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以N的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，溶液中只有NaNO3，其物质的量为aV×10－3 mol，即以N形式留在溶液中的HNO3的物质的量为aV×10－3 mol，故c（HNO3）＝ mol·L－1。 考点二 必备知识 二、2.②4NH3＋5O24NO＋6H2O　④3NO2＋H2O2HNO3＋NO 关键能力 1.A　由题图可知，E、G、Q、R、T均为含氮化合物，故E为NH3、G为N2、Q为NO、R为NO2、T为HNO3。由以上分析可知，E、G、Q、R、T所含同种元素化合价依次升高，A符合题意；E为NH3，NH3是非电解质，B不符合题意；E为NH3，NH3极易溶于水，不能通过排水法收集，C不符合题意；铜和浓硝酸反应的还原产物是二氧化氮，铜和稀硝酸反应的还原产物是一氧化氮，D不符合题意。 2.D　甲是NH3，会与浓硫酸发生反应，不能用浓硫酸干燥，A错误；乙是化合态的氮，由NO转化为NO2不是氮的固定，B错误；丙和丁中N元素均为＋5价，不是氧化还原反应，C错误；常温下铁遇浓硝酸钝化，可用铁制容器盛装浓硝酸，D正确。 3.B　合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应物的转化率减小，A错误；常温下，铝在浓硝酸中钝化，致密的薄膜阻碍反应继续进行，所以可用铝罐材料盛装浓硝酸，C错误；制备硝酸得到的尾气中含有能形成光化学烟雾和酸雨的氮的氧化物，所以尾气需要净化处理，不能直接排放，否则会污染环境，D错误。 4.（1）N2＋3H22NH3　（2）易液化　N2、H2 （3）4NH3＋5O24NO＋6H2O （4）6NO2＋8NH37N2＋12H2O 解析：（1）合成塔中发生的反应是氮气和氢气的化合反应，反应的化学方程式是N2＋3H2ひ2NH3。（2）氨分离器中压强约为15 MPa，温度约为－20 ℃，分离氨应用了氨易液化的性质。由于是可逆反应，因此为了提高原料的利用率，从氨分离器中又回到合成塔中的物质是氮气和氢气。（3）氧化炉中发生的反应是氨气的催化氧化，则反应的化学方程式是4NH3＋5O24NO＋6H2O。（4）尾气中的少量NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体，因此生成的气体是氮气，则NO2和NH3反应的化学方程式为6NO2＋8NH37N2＋12H2O。 【真题演练】 1.（1）×　（2）√　（3）√　（4）√　（5）×　（6）√　（7）× 2.A　结合题意可知C为NH3，G是强酸，则E是NO，F是NO2，G是HNO3；H是BaSO4，D是BaCl2。A项，在C（NH3）的水溶液（氨水）中加入少量固体A（NH4Cl），铵根离子浓度增大，抑制了NH3·H2O的电离，OH－浓度减小，溶液pH减小，错误；B项，D（BaCl2）易溶于水，溶于水电离出Ba2＋，钡是重金属，有毒，正确；C项，F（NO2）溶于雨水可形成硝酸型酸雨，正确；D项，G是HNO3，常温下浓硝酸将Fe钝化，故常温下可用铁制容器来盛装浓硝酸，正确。 3.A　A项，一段时间后，Ⅱ中灼热的铜网变黑，说明NaNO3分解产生了O2，为确保能准确测定产生的氧气的质量，应先点燃乙处酒精灯，再点燃丙处酒精灯，最后点燃甲处酒精灯，错误；B项，Ⅱ、Ⅲ中Cu均能和氧气反应生成黑色的CuO，整个过程中，若Ⅲ中灼热的铜网未变黑，则说明生成的O2在Ⅱ中反应完全，正确；C项，Ⅱ中的Cu只能吸收O2，实验结束后，若Ⅰ中减少的质量等于Ⅱ中增加的质量，则分解的气态产物只有O2，正确；D项，由该实验可知NaNO3受热易分解产生氧化剂、助燃性气体O2，故NaNO3应远离热源、可燃物，并与还原性物质分开存放，正确。 4.C　金属铜与稀硝酸不会发生钝化，开始反应速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，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＋H2O2HNO3＋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。 5.（1）难挥发性　（2）4NH3＋5O24NO＋6H2O　 （3）N2中存在氮氮三键，键能大，断键时需要较大的能量 解析：（1）浓硫酸难挥发，产物HNO3为气体，有利于复分解反应进行，体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。（2）第Ⅰ步反应为氨气的催化氧化，化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。（3）N2中存在氮氮三键，键能大，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $