第5章 第20讲 氮及其氧化物 硝酸（Word教参）-【精讲精练】2027年高考化学一轮复习（人教版）

该高中化学高考复习讲义聚焦氮及其氧化物、硝酸两大核心考点，按“性质-应用-实验-计算”逻辑梳理知识，涵盖氮的固定、NO/NO₂性质对比、硝酸氧化性等课标要求，通过考点梳理、方法指导（如NO₂与溴蒸气鉴别方案）、真题训练（2025年各地模拟题）等环节，帮助学生构建系统知识网络，突破难点。 讲义突出科学思维与科学探究，如设计“铜与硝酸反应实验”分析气体颜色变化及产物转化，通过金属与硝酸反应计算培养电子守恒思维，设置基础巩固与能力提升分层练习，配合即时反馈，助力学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供清晰教学路径。

第20讲　氮及其氧化物　硝酸 [课程标准]　1.了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。2.掌握硝酸的性质及应用。 考点一　氮气及氮的氧化物 1．氮的固定 2．氮气 (1)物理性质 无色、无味气体，密度比空气略小，难溶于水。 (2)化学性质 写出有关反应的化学方程式： ①3Mg＋N2Mg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 3．氮的氧化物 (1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1价～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。 (2)NO和NO2的比较 性质 NO NO2 色、态、味 无色、无味气体 红棕色、有刺激性气味气体 溶解性 难溶于水 — 毒性 有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一 与水反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与氧气反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 对环境 的影响 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 [自主思考] NO2和溴蒸气均为红棕色气体，你用哪些实验方法鉴别二者？写出所用试剂和区别的现象。 方案一：试剂____________，现象_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 方案二：试剂____________，现象______________________________________________ ________________________________________________________________________。 方案三：试剂____________，现象_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 提示　H2O　NO2溶于水反应后溶液呈无色，溴蒸气溶于水后溶液呈橙色　AgNO3溶液　有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气，无现象的为NO2　CCl4　易溶于CCl4且使CCl4呈橙红色的为溴蒸气，无现象的是NO2 正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)固氮反应一定属于氧化还原反应。(　　) (2)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。(　　) (3)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物。(　　) (4)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)× 一、氮气与氮的循环 1．(2025·河南开封三模)海洋生物参与氮循环的过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应①中发生了电子转移 B．反应③、⑤属于氮的固定 C．反应③可能有氧气参与 D．反应④过程中氮元素化合价不变 解析　反应①为NH3转化为NH，氮元素化合价均为－3价，无电子转移，A错误；反应③为N2H4(化合态)转化为N2(游离态)，反应⑤为NO(化合态)转化为N2(游离态)，均不属于氮的固定，B错误；反应③中N2H4转化为N2，氮元素化合价升高，发生氧化反应，本身作还原剂，需氧化剂参与，氧气可作为常见氧化剂，C正确；反应④中NO转化为NH2OH，氮元素化合价从＋3变为－1，化合价发生变化，D错误。 答案　C 二、氮的氧化物的性质与处理 2．(2025·枣庄模拟)在一支50 mL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，静置后观察现象①。打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象②。振荡注射器，静置后再观察现象③。 下列关于该过程的分析不正确的是(　　) A．现象①②，主要体现了NO难溶于水、具有还原性 B．现象②③，针筒示数：③<② C．过程中若将空气10 mL改成15 mL，③能观察到针筒内无气体剩余 D．此实验启示工业上制硝酸时充入适量O2可以提高氮原子利用率 解析　观察现象①为注射器中气体无色，注射器活塞几乎不发生移动，说明NO难溶于水；观察现象②为注射器内气体变为红棕色，气体体积减小，注射器活塞向里移动，说明NO具有还原性，被氧化为NO2；振荡注射器，静置后再观察现象③为气体由红棕色变为无色，气体体积减小，注射器活塞向里移动。过程中若将空气10 mL改成15 mL，则氧气约有3 mL，20 mL NO和3 mL氧气反应时，NO过量，故③能观察到针筒内有气体剩余，C错误。 答案　C 3．(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3＋6NO5N2＋6H2O，写出氨气转化NO2的化学方程式：___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。 ①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是______________。 答案　(1)2CO＋2NON2＋2CO2 (2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O (3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②NaNO2 考点二　硝酸 1．物理性质 2．化学性质 (1)不稳定性： 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 ①市售浓硝酸呈黄色的原因是硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。 ②硝酸保存在棕色试剂瓶中，置于冷暗处，不能用橡胶塞。 (2)强氧化性 ①与金属反应 稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O； 浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 ②与非金属反应 浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③与还原性化合物反应 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： 3Fe2+＋4H＋＋NO===3Fe3+＋NO↑＋2H2O。 [自主思考] 向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。 (1)反应开始阶段产生红棕色气体，反应进行一段时间后又产生无色气体，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 提示　(1)随着反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，发生的反应依次为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (2)加入稀硫酸后，H＋与原溶液中的NO构成硝酸，又能与过量的铜反应 正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)(2024·浙江6月卷)HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中。(　　) (2)可用稀HNO3与FeS固体反应制取H2S。(　　) (3)向浓HNO3中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓硝酸反应生成NO2。(　　) (4)浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸。(　　) (5)浓硝酸保存在棕色细口瓶中。(　　) (6)在酸性条件下，NO与I－、Fe2+、SO等离子均不能大量共存。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√ 一、硝酸的性质与实验探究 1．(2025·浙江嘉兴三模)下列有关硝酸的反应说法正确的是(　　) A．在反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，NO2是还原剂，H2O是氧化剂 B．实验室用HNO3与Na2S反应制取H2S气体 C．用HNO3制备Cu(NO3)2：方案①CuCu(NO3)2，方案②Cu Cu(NO3)2，方案②HNO3的利用率高 D．浓硝酸被Cu还原为NO2，若反应消耗1 mol HNO3，则转移1 mol电子 解析　NO2中N化合价既升高又降低，既作氧化剂又作还原剂，A错误；硝酸与S2-会发生氧化还原反应，制备H2S应使用非氧化性酸，B错误；方案①中铜与浓硝酸或稀硝酸反应生成硝酸铜的同时会放出NO2或NO，而方案②铜先被氧化为CuO，CuO与硝酸反应只生成硝酸铜和水，硝酸利用率更高，C正确；Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，消耗1 mol HNO3，转移0.5 mol电子，D错误。 答案　C 2．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论错误的是(　　) ① ② ③ 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 解析　①中浓HNO3受热分解，发生反应：4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故B正确；根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故C正确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故D错误。 答案　D 二、硝酸与金属反应问题分析 3．某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4，向其中加入1.5 mol Fe，充分反应(已知NO被还原为NO)。下列说法正确的是(　　) A．反应后生成NO的体积为28 L B．所得溶液中c(Fe2+)∶c(Fe3+)＝1∶1 C．所得溶液中c(NO)＝2.75 mol·L-1 D．所得溶液中的溶质只有FeSO4 解析　A项，未指明标准状况，无法计算NO的体积；C项，未指明溶液的体积，无法计算浓度；D项，K＋不会参与反应，因而溶质必定有K2SO4；B项，首先考虑酸性条件Fe被氧化为Fe3+，进行过程计算，H＋不足，按H＋完全反应计算消耗Fe和NO的物质的量： Fe　＋　 NO ＋ 4H＋===Fe3+＋NO↑＋2H2O 1.25 mol 1.25 mol 5 mol 1.25 mol 剩余的Fe再被Fe3+氧化 Fe　 ＋ 　 2Fe3+===3Fe2+ 0.25 mol 0.5 mol 0.75 mol 则剩余n(Fe3+)＝1.25 mol－0.5 mol＝0.75 mol。 则反应后溶液中n(Fe2+)＝n(Fe3+)＝0.75 mol，故B正确。 答案　B 4．(2025·内蒙古三模)将3.52 g镁铜合金投入40 mL一定浓度的硝酸中，合金完全溶解，产生NO和NO2的混合气体1.792 L(不考虑其他气体，体积折算为标准状况下，假设此条件下NO2为气态)，反应结束后向溶液中加入120 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液，恰好使溶液中的金属阳离子全部转化为沉淀且质量为6.24 g。若将盛有1.792 L该混合气体的容器倒扣在水中，通入一定体积的氧气，恰好可将该混合气体完全转化。下列说法中，不正确的是(　　) A．Mg与Cu的物质的量比值为1∶1 B．原硝酸的浓度为8 mol·L-1 C．NO和NO2的体积比为3∶1 D．通入的O2的体积为896 mL(标准状况) 解析　设Mg为x mol，Cu为y mol，根据合金质量24x＋64y＝3.52 g和沉淀质量58x＋98y＝6.24 g，解得x＝0.04 mol，y＝0.04 mol，故镁与铜的物质的量比值为1∶1，总硝酸的物质的量＝溶液剩余的NO＋被还原的N＝n(Na＋)＋被还原的N＝0.12 L×2 mol·L-1＋＝0.32 mol，浓度＝＝8 mol·L-1，即原硝酸的浓度为8 mol·L-1，A、B正确；气体总物质的量为＝0.08 mol，设其中NO为a mol，NO2为b mol，由电子守恒得3a＋b＝2×(0.04＋0.04)＝0.16，结合a＋b＝0.08，解得a＝0.04 mol，b＝0.04 mol，NO和NO2的体积比为1∶1，C错误；失去电子总数为0.16 mol，O2需＝0.04 mol，则在标准状况下O2体积＝0.04 mol×22.4 L·mol-1＝0.896 L＝896 mL，D正确。 答案　C 金属与硝酸反应的计算方法 　 　铜和硝酸的反应 (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，HCO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 [命题视角探寻] (1)考查铜和稀硝酸反应原理和现象：生成无色气体NO，与液面上方的氧气反应，生成红棕色的NO2，生成Cu(NO3)2为蓝色，有颜色变化。 (2)考查氮的氧化物的转化：b中气体变红棕色时，说明有NO2存在，存在2NO2N2O4的反应，所以所含氮氧化物至少有两种。 (3)考查酸碱指示剂的范围：酚酞的变色范围是8.2～10，c中溶液红色刚好褪去时，此时溶液可能呈弱碱性，所以不能判断HCO是否恰好完全反应。 (4)考查硫及其重要化合物的性质：Cu与浓硫酸加热，会生成SO2，SO2通入NaHCO3溶液中，可生成NaHSO3，溶液显酸性，c中溶液颜色会褪去。 [答案]　C (人教版必修第二册　P15) [实验5－8]　 硝酸与铜反应 如图所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2 mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上接铜丝，终止反应。 要用动态的观点理解铜与硝酸的反应，从三个方面描述实验现象。 (1)铜和浓HNO3反应，产生NO2，变稀后，铜和稀HNO3反应产生NO，因为实验中，系统内有空气，要注意空气对NO的影响，同时还要注意NO2的溶解。 (2)描述实验现象时，要从“固体变化”“溶液变化”及“气体变化”三个方面描述。 1．(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HNO3中表面钝化 B．锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3反应生成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 解析　金属铜在稀硝酸中不会发生钝化，开始反应速率较慢，可能的原因是铜丝表面有氧化铜，A错误；铜和稀HNO3反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，NO2浓度逐渐增加，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量逐渐达到最大值，同时装置内的NO2能与H2O反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体颜色变浅，C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，反应停止，D错误。 答案　C 2．室温下，研究铜与一定量浓硝酸的反应，装置和试剂如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Cu与浓硝酸反应的离子方程式：Cu＋2H＋===Cu2+＋H2↑ B．Cu与浓硝酸反应，只体现浓硝酸的酸性 C．反应一段时间后，可能产生NO D．将铜片换成铁片，反应更剧烈，产生大量气体 解析　铜与浓硝酸反应为氧化还原反应，还原产物为NO2，不会生成H2，A错误；铜与浓硝酸反应生成硝酸铜(体现酸性)和NO2(N元素化合价降低，体现氧化性)，B错误；随着反应进行，浓硝酸的浓度逐渐降低变为稀硝酸，铜与稀硝酸反应可生成NO(3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O)，C正确；室温下，铁片遇浓硝酸会发生钝化，表面形成致密氧化膜阻止反应继续进行，不会产生大量气体，D错误。 答案　C 3．(2025·湖南长沙段考)铜与硝酸反应的装置如图所示，实验步骤如下： 步骤1：向试管a中加入2 mL浓硝酸，塞上带有铜丝的橡胶塞。观察到铜丝逐渐变细，溶液变绿，试管a中充满红棕色气体。 步骤2：一段时间后，试管a中反应变平缓，溶液逐渐变成蓝色，同时气体颜色从下方开始变浅，最终变成无色。 步骤3：反应停止后，用注射器向试管中注入少量稀硫酸，铜丝继续溶解，产生无色气体。 下列说法错误的是(　　) A．步骤1中在NaOH溶液中主要发生的反应为2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O B．步骤2观察到反应变平缓而且气体颜色从下方开始变浅，可能发生了反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO C．相对于步骤2，步骤1中溶液显绿色可能是NO2溶解在硝酸铜溶液中所致 D．步骤3固体继续溶解，说明此时铜被硫酸氧化 解析　铜和浓硝酸反应生成红棕色NO2气体，NO2与NaOH反应产生NaNO3、NaNO2、H2O，该反应的离子方程式为：2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O，A正确；步骤2观察到反应变平缓而且气体颜色从下方开始变浅，可能是硝酸变稀，发生了反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，也可能是NO2与溶液中的水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，B正确；NO2为红棕色气体，其溶解在蓝色硝酸铜溶液中，从而使得溶液显示绿色，C正确；步骤3加入稀硫酸，固体继续溶解，是由于步骤2得到的溶液中含有硝酸根离子，在酸性条件下，NO继续氧化铜单质生成NO，D错误。 答案　D 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 解析　工业合成氨的反应为N2和H2反应生成NH3，氮气是直接反应物，A正确；湿法炼铜通过Fe置换CuSO4中的Cu，反应不涉及氮气，B错误；高炉炼铁中氮气作为空气成分进入高炉，但未参与还原铁矿石的主要反应，C错误；接触法制硫酸涉及硫或硫化物的氧化，氮气未参与反应，D错误。 答案　A 2．下列说法或离子方程式错误的是(　　) A．(2025·浙江1月卷)NO2与H2O反应：3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO B．(2025·陕晋宁青卷)用NaOH溶液吸收尾气中的NO2：2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O C．(2025·黑吉辽内蒙古卷)制备少量NO避免其被氧化： D．(2024·湖北卷)王水溶解铂，原因是浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性 解析　王水溶解铂，是因为浓盐酸提供的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，在这个过程中浓盐酸没有增强浓硝酸的氧化性，而是通过形成配合物增强了铂的还原性，故选D。 答案　D 3．(2025·海南卷)下列化合物性质描述错误的是(　　) ①CO　②SO2　③NO2　④Na2O2 A．既可作氧化剂也可作还原剂：①②③④ B．与水作用后溶液呈酸性：②③ C．与水反应释放O2：④ D．常态下呈现颜色：①②③④ 解析　CO中C为＋2价，SO2中S为＋4价，NO2中N为＋4价，Na2O2中O为－1价，均处于中间价态，均可被氧化或还原，故①②③④均可作氧化剂或还原剂，A正确；SO2与水生成H2SO3(酸性)，NO2与水生成HNO3(酸性)，溶液均呈酸性，B正确；Na2O2与水反应生成O2(2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑)，C正确；CO(无色)、SO2(无色)常态下无颜色，而NO2(红棕色)、Na2O2(淡黄色)有颜色，D错误。 答案　D 4．(2024·江西卷)从CPU针脚(含有铜、镍和钴等金属)中回收金的实验步骤如图。下列说法错误的是(　　) A．将CPU针脚粉碎可加速溶解 B．除杂和溶金步骤需在通风橱中进行 C．富集后，K[AuBr4]主要存在于滤液中 D．还原步骤中有SO生成 解析　将CPU针脚粉碎，可增大与硝酸和水的接触面积，可加速溶解，A正确；除杂和溶金步骤中会生成污染性气体NO2、NO，需在通风橱中进行，B正确；图示可知，富集后，K[AuBr4]主要存在于滤渣中，C错误；还原步骤中Na2S2O5做还原剂得到金属单质金，硫元素化合价升高，反应过程中有SO生成，D正确；故选C。 答案　C 5．(2023·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是(　　) A．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物： HNO3(稀)NONO2 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＋2CON2＋2CO2 D．实验室制备少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 解析　Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO，NO与氧气发生反应：2NO＋O2===2NO2，A正确；氮气与氧气在放电或高温条件下生成NO，但NO无法与水发生化学反应，B错误；汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体，故该反应方程式为2NO＋2CON2＋2CO2，C正确；实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，D正确。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 $