主题8 第3讲 第1课时 氮及其氧化物 硝酸(Word教参)-【新高考方案】2027年高考化学一轮总复习（山东、海南专版）

该高中化学高考复习讲义聚焦氮及其化合物核心考点，涵盖氮氧化物性质与制法、硝酸性质及工业流程等高考重点，按元素价态转化逻辑梳理知识体系，通过逐点清梳理基础、思维建模总结方法、真题讲评强化应用等环节，帮助学生构建系统认知，突破计算与实验探究难点。 讲义突出化学观念与科学思维融合，如氮氧化物溶于水计算通过反应实质建模，设计注射器实验探究NO性质培养科学探究能力，设置基础小练与分层真题训练，确保高效复习，助力学生提升解题能力，为教师把控复习节奏提供清晰教学路径。

第三讲　氮及其化合物 |内|容|与|目|标| 1.了解氮及其重要化合物的性质和应用。 2.掌握NH3、NO、NO2的制法及性质探究。 3.了解铵盐(N)的检验方法。 4.从化合价的角度理解氨催化氧化制HNO3的过程及原理。 5.了解环境污染及其保护和绿色化学。 第1课时　氮及其氧化物　硝酸 逐点清(一)　氮及其氧化物 1.氮元素的存在与氮的固定 2.氮气 写出上述标号反应的化学方程式: ①N2+3MgMg3N2; ②N2+3H22NH3; ③N2+O22NO。 思考:下列氮气的用途叙述中,分别应用了氮气的什么性质? ①文物馆将贵重文物保存在氮气中:　　　　　　。  ②氮气是合成氨工业的重要原料:　　　　　　　。  ③雷电是自然界重要的固氮方式:　　　　　　　。  ④医疗上,液氮是常见的冷冻剂:　　　　　　　　　　　　　　　　　。  提示:①N2的稳定性　②N2的氧化性　③N2的还原性　④N2的沸点低,液氮易汽化,且汽化吸收热量 3.氮的氧化物 (1)氮有多种价态的氧化物 氧化物的化学式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 氮元素的价态 +1 +2 +3 +4 +5 (2)NO、NO2的性质比较 物质 NO NO2 物理性质 无色气体,不溶于水 通常为红棕色、有刺激性气味的气体 化学性质 与O2反应 2NO+O2==2NO2 — 与H2O反应 — 3NO2+H2O==2HNO3+NO (1)自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 (×) (2)N2与O2在放电条件下直接化合生成NO2 (×) (3)N2→NO→NO2→HNO3涉及反应均为固氮反应 (×) (4)将少量NO2通入NaOH溶液:2NO2+2OH-==N+N+H2O (√) 题点、考法讲评 1.(2026·北京西城区模拟)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: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。 2.某学习小组设计如图所示实验装置(装置中空气已排尽)探究氮的氧化物的性质。下列说法不正确的是 (　　) A.装置Ⅰ中产生红棕色气体,体现浓硝酸的强氧化性 B.将装置Ⅱ浸入热水浴中,气体颜色变深,说明2NO2(g)⇌N2O4(g)是放热反应 C.装置Ⅲ中的溶液变蓝,说明NO2氧化了金属铜 D.向装置Ⅴ中加入蒸馏水,无色气体变为红棕色 解析:选C　铜与浓硝酸反应生成红棕色气体NO2,体现浓硝酸的强氧化性,A正确;将装置Ⅱ浸入热水浴中,气体颜色变深,说明升高温度2NO2(g)⇌N2O4(g)平衡逆向移动,正反应是放热反应,B正确;NO2溶于水生成硝酸,装置Ⅲ中的溶液变蓝是硝酸氧化了金属铜,不是NO2氧化了铜,C错误;向装置Ⅴ中加入蒸馏水,Na2O2与水反应生成O2,O2与无色气体NO反应生成红棕色气体NO2,D正确。 3.NO、NO2产生酸雨的过程可表示为 (1)写出该循环中两步反应的化学方程式: ① 　; ② 　。 (2)分别写出NO或NO2与O2、H2O恰好反应完全转化为HNO3的总化学方程式:　　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　　。  (3)将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL无色气体。 ①若剩余的气体是　　　　,则NO2、O2的体积分别是　　　　　　　。  ②若剩余的气体是　　　　,则NO2、O2的体积分别是　　　　　　　。  解析:(3)依据NO2与H2O的反应可知,剩余气体只能是O2或NO。①若剩余O2,则按n(NO2)∶n(O2)=4∶1恰好反应的气体为10 mL,V(NO2)=10 mL×=8 mL,V(O2)=12 mL-8 mL=4 mL;②若剩余气体为2 mL NO,则按n(NO2)∶n(O2)=4∶1恰好反应的气体为12 mL-2 mL×3=6 mL,V(O2)=6 mL×=1.2 mL,V(NO2)=12 mL-1.2 mL=10.8 mL。 答案:(1)①2NO+O2==2NO2　 ②3NO2+H2O==2HNO3+NO (2)4NO+3O2+2H2O==4HNO3 4NO2+O2+2H2O==4HNO3 (3)①O2　8 mL、4 mL　②NO　10.8 mL、1.2 mL |思维建模|氮氧化物溶于水的问题分析　 　　无论是单一气体(NO2),还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O==2HNO3+NO,2NO+O2==2NO2,故若有气体剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。 (1)若NO和O2通入水中,总反应式为4NO+3O2+2H2O==4HNO3(4∶3)。 (2)若NO2和O2通入水中,总反应式为4NO2+O2+2H2O==4HNO3(4∶1)。 (3)NO2、NO、O2三种混合气体通入水中: ①可先将NO和O2转化为NO2,再按上述各种情况分别处理。 ②也可先将NO2和H2O反应转化为NO,再按4NO+3O2+2H2O==4HNO3情况处理。 　 逐点清(二)　硝酸 1.物理性质 思考:请回答浓硝酸呈黄色的原因。如何保存浓硝酸? 提示:HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中;保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中,置于冷暗处。 2.化学性质 (1)不稳定性:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。 (2)强氧化性:硝酸不论浓、稀都有强氧化性,而且浓度越大,氧化性越强。 按要求完成下列反应的化学方程式: 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。 注意:硝酸与金属反应时,部分被还原,表现强氧化性,还有一部分仍以N形式存在,表现酸性。 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、FeSO4等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式: 3Fe2++4H++N==3Fe3++NO↑+2H2O。 (3)与有机物反应 ①硝化反应(与反应):+HNO3+H2O。 ②显色反应:含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变黄色。 　　中性和碱性溶液中N无氧化性,当溶液中有大量H+存在时,N就表现出强氧化性,如有H+、N存在的溶液中就不能大量存在I-、Br-、Fe2+、S2-、S等还原性离子。 3.工业制法 (1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO:4NH3+5O24NO+6H2O。 (2)NO进一步氧化生成NO2:2NO+O2==2NO2。 (3)用水吸收NO2生成HNO3:3NO2+H2O==2HNO3+NO。 基础落实小练 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)浓HNO3和氯水均用棕色试剂瓶保存,其原理相同 (√) (2)(2025·湖北卷)常温下可用铁制容器来盛装HNO3的浓溶液 (√) (3)(2024·浙江6月选考)HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中 (√) (4)(2024·湖北卷)王水溶解铂,是因为浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性 (×) 2.用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应;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　　　　　色气体,化学方程式为 　。  (2)反应进行一段时间后又产生无色气体,此时的化学方程式为 　。 (3)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 　。  答案:(1)红棕　Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (2)3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O　 (3)加入稀硫酸后,氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成强氧化性的HNO3,又能与过量的铜反应 题点、考法讲评 一、HNO3的性质及实验探究 1.(2026·海淀区模拟)为研究浓硝酸与Cu的反应,进行如图所示实验。下列说法不正确的是 (　　) A.滴入浓硝酸后,无需加热即可反应 B.反应开始后,试管中产生红棕色气体,说明浓硝酸具有氧化性 C.反应消耗3.2 g Cu时,转移电子数约为6.02×1022 D.若将铜片换成铝片,无明显现象,说明还原性:Al<Cu 解析:选D　浓硝酸具有强氧化性,Cu和浓硝酸反应不需要加热,故A正确;反应开始时,Cu和浓硝酸反应生成NO2红棕色气体,该反应中部分氮元素的化合价由+5价变为+4价,硝酸作氧化剂,体现氧化性,故B正确;Cu在反应过程中生成Cu2+,反应消耗3.2 g Cu时,转移电子数为×2×NA mol-1≈6.02×1022,故C正确;常温下,Al和浓硝酸发生钝化而阻止进一步反应,所以没有明显现象,但还原性:Al>Cu,故D错误。 2.(2025·广西卷)为探究不同浓度HNO3被Fe还原的产物,进行如下实验。下列说法错误的是 (　　) 实验 ① ② ③ HNO3溶液 的浓度/(mol·L-1) 12 4 0.5 步骤与现象 铁丝表面有气泡产生,溶液变为黄色;取出铁丝 液面上方出现红棕色气体 试管口出现红棕色气体 无明显红棕色气体;取少量上层溶液,加入足量NaOH溶液,加热,产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 A.①中溶液变为黄色,可能是NO2溶于溶液 B.“试管口出现红棕色气体”说明②中的HNO3被Fe还原为NO2 C.③中无明显红棕色气体,可能是生成了N2 D.“石蕊试纸变蓝”说明③中有HNO3被Fe还原为N 解析:选B　①中12 mol·L-1 HNO3溶液为浓硝酸,与铁反应生成NO2(红棕色气体),NO2溶于水可能使溶液呈黄色,该说法合理,A正确;②中试管口出现红棕色气体,是因为生成的NO在试管口被O2氧化为NO2,说明HNO3被还原为NO而非NO2,B错误;③中0.5 mol·L-1 HNO3溶液为稀硝酸,无红棕色气体说明无NO2,若生成N2(无色气体),则不会出现红棕色,该可能性存在,C正确;③中加入NaOH加热产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体(NH3),说明溶液中含N,即HNO3被还原为N,D正确。 二、硝酸与金属反应的有关计算 3.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6 g Cu。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是 (　　) A.原混合酸中N的物质的量为0.1 mol B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+==3Fe2+,BC段产生的是氢气 C.第二份溶液中的最终溶质为FeSO4 D.稀硫酸浓度为2.5 mol·L-1 解析:选A　铁粉既能与硝酸反应,也能与硫酸反应,从题图看出OA段产生的是NO,发生反应为Fe+4H++N==Fe3++NO↑+2H2O,AB段的反应为Fe+2Fe3+==3Fe2+,BC段产生的是氢气,反应为Fe+2H+==Fe2++H2↑,可知OA段N完全反应,第二份溶液中n(N)=n(Fe)==0.1 mol,溶液中最终溶质为FeSO4,此时反应的铁的质量是14.0 g,即0.25 mol,故原混合酸中H2SO4浓度为=2.5 mol·L-1,原混合酸中N物质的量为0.2 mol。 4.向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉,其氧化产物与所加铁粉的物质的量关系如图所示: 回答下列问题: (1)Oa段发生反应的离子方程式为 　。  (2)dc段表示的是　　　　(填“Fe2+”或“Fe3+”)物质的量变化。  (3)x=　　　　,y=　　　　。  (4)反应至c点,可收集到标准状况下的气体为　　　　 L。  解析:(3)在Oa段N完全转化为NO,由离子方程式可得,n(NO)=n(Fe3+)=0.1 mol,即x=0.1;c点溶质为FeSO4,溶液中Fe2+为0.2 mol,即n(FeSO4)=0.2 mol,根据硫酸根离子守恒得,n(H2SO4)=n(FeSO4)=0.2 mol,即y=0.2。 (4)Fe+N+4H+==Fe3++NO↑+2H2O 0.1 mol 0.1 mol Fe+2H+==Fe2++H2↑ 0.1 mol 0.05 mol 所以V=(0.1 mol+0.05 mol)×22.4 L·mol-1=3.36 L。 答案:(1)Fe+N+4H+==Fe3++NO↑+2H2O　(2)Fe2+　(3)0.1　0.2　(4)3.36 |思维建模|金属与硝酸反应计算的思维流程 39 / 41 $