专题4.4 氮的氧化物和硝酸讲案（含解析）复习目标：1、掌握氮及其化合物（NO、NO2、HNO3等）的物理和化学性质2、掌握HNO3的强氧化性及相关的计算。3、了解氮及其重要化合物对环境质量的影响基础知识回顾：一、氮气及氮的氧化物1、氮气（1）氮的固定含义：使空气中 游离态 的氮转化为 化合态氮 的过程。方法：自然固氮、人工固氮（2）氮气的性质物理性质纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的 78% 。结构：电子式为NN 结构式为 NN ，氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。化学性质通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。A与H2反应：N2+3H22NH3 。B与O2反应： N2+O2=2NO 。C与Mg反应：N2+3MgMg3N2。2、氮的氧化物NONO2物理性质颜色无色红棕色毒性有毒有毒溶解性不溶能溶（反应）化学性质与O2反应2NO+O2=2NO2与H2O反应3NO2+H2O=2HNO3+NO实验室制法（填化学方程式）3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2+2H2O与人体环境的关系与血红蛋白结合使人中毒转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾【注意】 氮的氧化物都是大气污染物。空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝：2NO2+2KI= 2KNO2+I2。NO、NO2均能与NH3发生归中反应生成N2。NOx+NH3N2+H2O。 氮氧化合物与碱的反应2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2ONO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O【典型例题1】下列说法正确的是()ACO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在BNO可用于某些疾病的治疗CNO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象D汽车尾气的主要污染成分包括NO、CO和N2【迁移训练1】【浙江省杭州二中2013年度高三上学期第二次月考试卷】工业废气中氮的氧化物是重要的污染源，有一种治理污染的方法是通入适量氨气将其还原为无毒物质N2和H2O，现有含氮氧化物NO和NO2的混合气体3L，用相同条件下的NH3 3L恰好反应完全，则混合气中NO与NO2的体积分数比 Al:4 B1:3 Cl:2 Dl:l【答案】D二、硝酸1、硝酸的物理性质 色味态：无色有刺激性气味的液体 ；挥发性：易挥发 ；水溶性：与水以任意比互溶；发烟硝酸：质量分数大于98%的硝酸。2、硝酸的化学性质（1）具有酸的通性，但考虑其酸性时需首先考虑到其强氧化性。【注意】浓、稀HNO3对紫色石蕊试液作用，前者使之先变红后褪色，后者只使之变红。金属与HNO3反应不产生H2。比较HNO3与Na2CO3和Na2SO3的反应。(前者为复分解反应，后者为氧化还原反应。)（2）不稳定性：浓硝酸显黄色，是因为HNO3分解产生的NO2溶解在硝酸中，说明浓硝酸具有不稳定性，化学方程式为 4HNO3(浓）= O2+4NO2+2H2O （加热、光照） 。（3）强氧化性与金属的反应A除Pt、Au外，大部分金属均能与HNO3反应。BCu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为： Cu+4HNO3(浓） = Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀）= 3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCFe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生钝化，故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。与非金属反应与浓HNO3反应时，非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸，如碳与浓HNO3反应的化学方程式为：C+4HNO3（浓）= CO2+4NO2+2H2O 。与某些还原性化合物或离子的反应，例如：H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。王水王水由浓硝酸与浓盐酸按体积比13混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。（4）与有机物的反应硝化反应（如与苯反应）；酯化反应（如与纤维素反应）；颜色反应（如与蛋白质反应）。【典型例题2】在下列反应中，硝酸既表现氧化性又表现酸性的是()AFeO和HNO3 BAl(OH)3与HNO3CH2S和HNO3 DNH3与HNO3【迁移训练2】硝酸铜是制备CuZnAl系催化剂的重要原料，制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用：Cu与稀硝酸反应制取：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OCu与浓硝酸反应制取：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取：2Cu4HNO3O2=2Cu(NO3)22H2O下列说法正确的是()A制取相同量的硝酸铜需硝酸的量最多B制取相同量的硝酸铜产生的有毒气体比多C三种方案中硝酸的利用率D三种方案的反应都可以在铁制容器中进行考点详析：考点一：氮的氧化物溶于水的有关计算1、有关化学反应方程式3NO2H2O=2HNO3NO 4NO2O22H2O=4HNO3 4NO3O22H2O=4HNO3 2NOO2=2NO2 2、不同情况及剩余气体的体积序号气体反应剩余气体剩余气体的量NO2NOV(NO2)NO2NONOV(NO)原V(NO2)NO2O241无041NOV(NO2)V(O2)NOO243无043NOV(NO)原V(O2)43O2V(O2)原V(NO)3、NO2、NO、O2三者组成的混合气体溶于水（1）先按反应后，再据表进行计算。（2）先按反应后，再据表进行计算。【注意】因为水溶液中发生反应3NO2H2O=2HNO3NO，所以无论何种情况下水溶液中不会剩余NO2。当NO2和N2O4的混合气体作用于H2O时，不要忽视由于NO2的消耗，N2O4会转化为NO2。【典型例题3】【四川成都市2014一诊】定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到气体VL（标准状况），向反应后的溶液中（存在Cu2+和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO12.0g，若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为11，则V可能为（ ）A9.0L B13.5L C15.7L D16.8L【答案】A【解析】【迁移训练3】足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（ ）A60 mL B45 mL C30 mL D15 mL考点二：金属与硝酸的反应的相关计算1、金属与HNO3反应的一般通式（1）金属+浓硝酸金属硝酸盐+NO2+H2O（2）金属+稀硝酸金属硝酸盐+NO+H2O2、反应规律（1）金属与硝酸反应一般不生成H2。浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO。（2）铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再和Fe反应生成Fe(NO3)2。（3）铜与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时硝酸的还原产物为NO2，随着反应的进行，浓HNO3变稀，硝酸的还原产物为NO，最终应得到NO2和NO的混合气体。3、计算方法（1）原子守恒法 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。（2）得失电子守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。（3）电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中（不考虑OH-）则有：c(NO3-)=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。（4）离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO3-在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。【典型例题4】【四川资阳市2014届二诊】把一定质量的铁完全溶解于某浓度的硝酸中收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO。向反应后的溶液中加入足量NaOH溶液充分反应，经过滤、洗涤后，把所得沉淀加热至质量不再减少为止。得到固体质量不可能为A18 gB24 gC30 gD36 g【迁移训练4】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。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NO物质的量为0.1 molBOA段产生的是NO，AB段的反应为Fe2Fe3=3Fe2，BC段产生氢气C第二份溶液中最终溶质为FeSO4DH2SO4浓度为2.5 molL1【迁移训练5】【湖北襄阳2013-2014学年12月调研】一定量的Fe和Fe2O3混合物投入1 molL-1 300 mL的HNO3溶液中，反应完全后，无固体剩余，生成112 LNO气体（标准状况），再向反应后溶液中加入1 molL-1的NaOH溶液，要使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最少是 A200mL B245mL C250mL D300mL