第4章 第5讲 氮及其氧化物 硝酸(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学

该高中化学高考复习讲义聚焦氮及其氧化物、硝酸核心考点，从物质类别和化合价视角梳理氮气性质、氮氧化物转化、硝酸强氧化性等知识，构建氮元素循环与应用的完整网络。通过考点梳理、易错辨析、分层练习、真题训练四环节，帮助学生突破性质理解、反应计算等难点，体现复习的系统性与针对性。 讲义突出科学探究与科学思维培养，如设计注射器NO与空气反应实验，引导学生观察现象并分析氧化还原原理，结合金属与硝酸反应的电子守恒计算模型，提升证据推理能力。设置基础巩固与高考真题衔接练习，助力学生高效掌握考点，为教师精准把控复习进度提供实用指导。

第5讲　氮及其氧化物　硝酸 　1.了解氮气和氮氧化物的性质，并能从物质类别和元素化合价角度预测物质性质。　2.了解氮元素的单质及重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。　3.掌握硝酸的性质及应用。 考点一　氮气和氮的氧化物 1．氮的固定 2．氮气 (1)物理性质：无色、无味的气体，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，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，其中属于酸性氧化物的是N2O3、_N2O5。 (2)NO和NO2性质的比较 物质 NO NO2 色、味、态 无色、无味的气体 红棕色、有刺激性气味的气体 溶解性 不溶于水 易溶于水 毒性 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 4.氮氧化物对环境的污染 (1)N2分子的结构稳定，因而氮气不支持任何物质的燃烧(　　) (2)固氮反应一定属于氧化还原反应(　　) (3)NO2能与水反应生成硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　) (4)制取二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气(　　) (5)利用AgNO3、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气(　　) (6)汽车尾气中的氮氧化物是由化合态氮转化来的(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 一、氮在自然界中的循环 1．自然界的氮循环如下图所示，下列说法不正确的是(　　) A．工业合成氨属于人工固氮 B．雷电作用下N2与O2发生化学反应 C．在氮循环过程中不涉及氧化还原反应 D．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化 答案：C 2．(2026·马鞍山质检)下列关于氮及其氧化物，说法不正确的是(　　) A．氮的固定是将N2转化成含氮化合物的过程 B．氮元素在自然界中既有游离态又有化合态 C．NO和NO2都可稳定存在于空气中 D．N2既可作氧化剂又可作还原剂 解析：选C。NO不稳定，易与O2反应生成NO2，C错误。 二、氮氧化物的性质及处理 3．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，静置后观察到现象①。打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察到现象②。振荡注射器，静置后再观察到现象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10 mL空气改成15 mL，现象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：选C。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，静置后观察到现象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；打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察到现象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，静置后再观察到现象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10 mL空气改成15 mL，则氧气约有3 mL，20 mL NO和3 mL氧气反应时，NO过量，故现象③能观察到针筒内有气体剩余，C错误。 4．(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。写出氨将NO2转化为无毒气体的化学方程式：_______________________________________________________ ______________________________，该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为___________________________________________。 (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，且物质的量之比为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________。 ③NO2、NO的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)__________n(NO)，若不能完全吸收，你认为可以采取哪种最简单的措施确保有害气体被完全吸收：_______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________。 答案：(1)2CO＋2NON2＋2CO2 (2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O　4∶3 (3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②NaNO2　③≥　补充适量空气 考点二　硝酸 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 化学方程式：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。 (2)强氧化性 硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 ①与金属单质反应 稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(填化学方程式，下同)。 浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 ②与非金属单质反应 浓硝酸与C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、FeSO4等还原性化合物。 稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式为3Fe2+＋4H＋＋NO===3Fe3+＋NO↑＋2H2O。 3．工业制法 流程示意图 主要流程 将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760～840 ℃)的铂铑合金网，在合金网的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续被氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸 各步反应的化学方程式 N2＋3H22NH3、4NH3＋5O24NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 尾气吸收 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O (1)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(　　) (2)Cu在KNO3溶液和稀硫酸中均不溶解，但能溶解在其混合液中(　　) (3)试管内壁上的银镜可用稀硝酸除去，也可用氨水除去(　　) (4)浓硝酸和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同(　　) (5)浓硝酸和稀硝酸与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀硝酸的氧化性更强　(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 一、硝酸性质的实验探究 1．在通风橱中进行下列实验： 步骤 现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止 下列说法不正确的是(　　) A．Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2 B．Ⅱ中的现象说明常温下铁在浓硝酸中发生钝化 C．过量铁与稀硝酸反应生成亚铁盐 D．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸的强 解析：选D。硝酸的浓度越大，氧化性越强，故浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强，D错误。 2．下列实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是(　　) ① ② ③ A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定都是氮氧化物 B．②中产生红棕色气体，说明②中木炭与浓硝酸发生了反应 C．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：选C。浓硝酸受热分解生成二氧化氮、氧气和水，所以①中还有氧气产生，故A错误；②中可能是木炭与浓硝酸反应生成二氧化氮，也可能是浓硝酸受热分解生成二氧化氮，所以通过产生红棕色气体，不能说明木炭与浓硝酸发生了反应，故B错误；由浓硝酸得到二氧化氮，氮元素化合价降低，发生还原反应，二氧化氮为还原产物，故C正确；木炭加热至红热，可与空气中的氧气反应生成二氧化碳，不一定是与浓硝酸发生了反应，故D错误。 二、金属与硝酸反应的定量计算 3．向500 mL稀硝酸中加入一定质量的铁粉，恰好使铁粉完全溶解，放出5.6 L(标准状况)NO气体，同时溶液质量增加9.3 g。下列判断正确的是　(　　) A．原溶液中加入铁粉的物质的量是0.25 mol B．原溶液中HNO3的浓度是2 mol·L-1 C．反应后的溶液中还可溶解9.6 g铜 D．反应后的溶液中c(Fe2+)∶c(Fe3+)＝1∶2 解析：选B。由题意可知，n(NO)＝＝0.25 mol，m(NO)＝0.25 mol×30 g·mol-1＝7.5 g，m(Fe)＝9.3 g＋7.5 g＝16.8 g，n(Fe)＝＝0.3 mol，由得失电子守恒知，反应后溶液中存在Fe2+、Fe3+，故n(Fe2+)＋n(Fe3+)＝0.3 mol，2n(Fe2+)＋3n(Fe3+)＝0.25 mol×3，解得n(Fe2+)＝0.15 mol，n(Fe3+)＝0.15 mol，n(HNO3)＝2n(Fe2+)＋3n(Fe3+)＋n(NO)＝0.15 mol×2＋0.15 mol×3＋0.25 mol＝1 mol，c(HNO3)＝＝2 mol·L-1，反应后的溶液中还可溶解铜的物质的量n(Cu)＝＝0.075 mol，m(Cu)＝0.075 mol×64 g·mol-1＝4.8 g。 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(用含a、V的式子表示)。 (4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的过氧化氢溶液的质量为________g。 解析：(1)n(Cu)＝＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x mol，NO2的物质的量为y mol，混合气体在标准状况下的总体积为11.2 L，即总物质的量为0.5 mol，故有x＋y＝0.5；根据得失电子守恒有3x＋y＝0.51×2，解得x＝0.26，y＝0.24，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：一部分表现酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分表现氧化性，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NO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的Cu2+全部转化为沉淀，溶液中的溶质为NaNO3，物质的量为10-3aV mol，即以NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10-3aV mol，所以原硝酸溶液的浓度为 mol·L-1。(4)由得失电子守恒得2×n(Cu)＝2×n(H2O2)，n(H2O2)＝n(Cu)＝0.51 mol，m(H2O2)＝17.34 g，故需30%的过氧化氢溶液的质量为＝57.8 g。 答案：(1)5.824　5.376　(2)1.52 mol (3)　(4)57.8 　 金属与硝酸反应的思维模型 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：选A。工业合成氨：由N2和H2在高温、高压和催化剂存在下直接合成NH3，原料中包含N2，A符合题意；湿法炼铜：由Fe与CuSO4溶液反应生成Cu和FeSO4溶液，B不符合题意；高炉炼铁：由焦炭、含铁矿石(赤铁矿、磁铁矿等)等进行反应，C不符合题意；接触法制硫酸的原料是硫黄或黄铁矿，D不符合题意。 2．(2022·天津卷)燃油汽车行驶中会产生CO、NO等多种污染物。下图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应。下列判断错误的是(　　) 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 解析：选C。甲和氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮和一氧化碳反应生成甲和乙，根据元素守恒可知，甲为氮气，乙为二氧化碳。氮气是空气中体积分数最大的成分，故A正确；二氧化碳是引起温室效应的气体之一，故B正确；反应(Ⅰ)在高温或放电条件下发生，在常温下不容易发生，故C错误；反应(Ⅱ)为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，是氧化剂，故D正确。 3．(2024·湖南卷)某学生按右图所示方法进行实验，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＋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：选C。金属铜遇稀硝酸不会发生钝化，开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，也可能是反应温度低，反应速率小，故A项说法错误；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，故B项说法错误；装置内的NO2能与溶液中的H2O发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体颜色逐渐变浅，故C项说法正确；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，故D项说法错误。 4．(2024·北京卷)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)＋NaNO3===NaHSO4＋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。 第Ⅰ步反应的化学方程式为_______________________________________________________ _______________________________________________________。 答案：(1)难挥发性　(2)4NH3＋5O24NO＋6H2O 学科网（北京）股份有限公司 $