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备战2025届新高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第19讲氮及其氧化物硝酸课件
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这是一份备战2025届新高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第19讲氮及其氧化物硝酸课件，共49页。PPT课件主要包含了课标指引，考点一氮及其氧化物，考点二硝酸，目录索引，素养发展进阶，必备知识•梳理，2化学性质，稀硝酸，浓硝酸，向上排空气等内容，欢迎下载使用。
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其氧化物、硝酸的主要性质。2.认识氮及其氧化物、硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。
1.自然界中氮的存在及固定
2.氮气(1)物理性质
写出相关反应的化学方程式:①__________________________________; ②__________________________________; ③__________________________________。
3.氮的氧化物(1)NO和NO2的比较
不能用排空气法收集NO的原因
3NO2+H2O══ 2HNO3+NO
【应用示例】NO和NO2是两种常见的氮氧化物,都是大气污染物。(1)2 ml NO与1 ml O2反应后生成NO2气体的分子数____ (填“>”“=”或“<”) 2NA,其原因是________________________________________________。 (2)设计简单实验方案验证某无色气体为NO: ______________________。
向该无色气体中通入空气(或O2),无色气体变为红棕色
(2)氮氧化物的污染
[对点训练1] 下图是在Cu基分子筛表面用NH3处理NO污染物的一种反应机理。下列说法正确的是( )
解析 从反应流程图可知,发生化合价变化的元素还有Cu,A错误;催化剂首先吸附的是NH3,B错误;NH3中的N被氧化生成N2,NO中的N被还原生成N2,O2中的O最终被还原生成H2O,C错误。
[对点训练2] (2023·广东深圳期中)在一定条件下,将15 mL NO2和3 mL O2的混合气体置于试管中,并将试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体的体积为( )A.1 mLB.3 mLC.5 mLD.11 mL
解析 将15 mL NO2和3 mL O2的混合气体置于试管中发生反应: 4NO2+O2+2H2O═4HNO3,剩余二氧化氮(15-3×4) mL=3 mL,继续反应3NO2+H2O═2HNO3+NO,最终剩余一氧化氮1 mL,A正确。
1.物理性质硝酸是无色、 ________挥发、有________气味的液体。 2.化学性质
保存于棕色试剂瓶,并置于阴凉处
3Cu+8HNO3(稀)══ 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)══ Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
【应用示例】向一定量的浓硝酸中加入足量的铜粉。(1)反应开始阶段产生的气体是________,化学方程式为_______________________________________。 (2)反应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,铜片上又有气泡产生,原因是_______________________________________ (写出离子方程式)。
Cu+4HNO3(浓)══ Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀) ══ 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
考向1 金属与硝酸的定性分析例1(2024·广东湛江部分中学联考)将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验,下列说法正确的是( )
A.装置a中出现红棕色气体,只体现HNO3的酸性B.一段时间后抽出铜丝,向装置b注入水,b中气体红棕色变浅C.注入水后装置b中铜片表面产生气泡,说明Cu与硝酸生成H2D.装置c用NaOH吸收尾气,说明NO和NO2均是酸性氧化物
解析 铜与浓硝酸反应生成红棕色二氧化氮气体和硝酸铜,体现了硝酸的强氧化性和酸性,A错误。一段时间后抽出铜丝,向装置b注入水,b中气体红棕色变浅,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,B正确。注入水后装置b中铜片表面产生气泡,Cu与稀硝酸反应生成NO气体,C错误。酸性氧化物是指和水反应只能生成对应价态的酸或和碱反应只能生成盐和水的氧化物,NO和NO2均不是酸性氧化物,D错误。
归纳总结(1)金属与硝酸反应的基本规律
(2)非金属与硝酸反应的基本规律
[对点训练1] 某学习小组采用下列装置对浓硝酸与木炭的反应进行探究。
下列说法中不正确的是( )A.反应开始后,装置A中充满红棕色气体B.装置B的作用是安全瓶,防止倒吸C.装置C中溶液变蓝,一定是A中生成的NO2将KI氧化为I2D.将带火星的木条放入装置D收集到的无色气体中,可确认该气体是NO还是O2
解析 炽热的木炭和浓硝酸反应生成二氧化碳和二氧化氮,二氧化氮为红棕色气体,则可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为红棕色,A正确。装置B中进气管和出气管的长度相同,其作用是安全瓶,防止倒吸,B正确。装置C中溶液变蓝,但不能证明NO2将KI氧化为I2,原因是A中挥发出的HNO3(g)可能进入装置C,将KI氧化为I2而使溶液变蓝,C错误。将带火星的木条伸入集气瓶中,观察木条是否复燃,可以判断集气瓶中是NO还是O2,实验方法合适,D正确。
考向2 金属与硝酸反应的定量计算例2(2024·湖南大学附属中学高三模拟)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.加入铜粉的溶液中最终有Cu(NO3)2生成B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+═3 Fe2+,BC段产生的是氢气C.第二份溶液中的最终溶质为FeSO4D.稀硫酸浓度为2.5 ml·L-1
归纳总结(1)硝酸与金属反应计算的思维模型
[对点训练2] (2024·广东佛山南海区调研)将10.0 g铜镁合金完全溶解于140 mL某浓度的硝酸中,得到NO2和NO的混合气体4.48 L(标准状况),当向反应后的溶液中加入370 mL 4.0 ml·L-1 NaOH溶液时,金属离子全部转化为沉淀,测得沉淀的质量为18.5 g。下列说法不正确的是( )A.该合金中铜与镁的物质的量之比2∶3B.该硝酸中HNO3的物质的量浓度为10 ml·L-1C.NO2和NO的混合气体中,NO2的体积分数为25%D.若将混合气体与水混合完全转化为硝酸,则需要通入的氧气(标准状况)的体积为2.8 L
进阶1 练易错·避陷阱1.(2023·广东中山期末)一种新型的人工固氮的原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.过程①中N2被氧化B.转化过程中所涉及的元素均呈现了两种价态C.若设每一步均完全转化,每生成1 ml NH3的同时生成0.75 ml O2D.该固氮过程节能环保,不需要提供额外的能量
2.某同学进行如下实验:
进阶2 练热点·提素能3.(2024·江苏泰州中学期初调研)一定温度下,探究铜与稀硝酸反应的过程如下:
进阶3 研真题·明考向5.(2023·高考题组合)下列说法中正确的是( )A.(浙江1月选考卷)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2B.(北京卷)铁钉放入浓硝酸中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体C.(广东卷)装有NO2的密闭烧瓶冷却后颜色变浅,则NO2转化为N2O4的反应吸热D.(全国新课标卷)常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中,前者产生无色气体,后者无明显现象,则稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
6.(经典真题)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是( )
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
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氮及其氧化物、硝酸的主要性质。2.认识氮及其氧化物、硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。
1.自然界中氮的存在及固定
2.氮气(1)物理性质
写出相关反应的化学方程式:①__________________________________; ②__________________________________; ③__________________________________。
3.氮的氧化物(1)NO和NO2的比较
不能用排空气法收集NO的原因
3NO2+H2O══ 2HNO3+NO
【应用示例】NO和NO2是两种常见的氮氧化物,都是大气污染物。(1)2 ml NO与1 ml O2反应后生成NO2气体的分子数____ (填“>”“=”或“<”) 2NA,其原因是________________________________________________。 (2)设计简单实验方案验证某无色气体为NO: ______________________。
向该无色气体中通入空气(或O2),无色气体变为红棕色
(2)氮氧化物的污染
[对点训练1] 下图是在Cu基分子筛表面用NH3处理NO污染物的一种反应机理。下列说法正确的是( )
解析 从反应流程图可知,发生化合价变化的元素还有Cu,A错误;催化剂首先吸附的是NH3,B错误;NH3中的N被氧化生成N2,NO中的N被还原生成N2,O2中的O最终被还原生成H2O,C错误。
[对点训练2] (2023·广东深圳期中)在一定条件下,将15 mL NO2和3 mL O2的混合气体置于试管中,并将试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体的体积为( )A.1 mLB.3 mLC.5 mLD.11 mL
解析 将15 mL NO2和3 mL O2的混合气体置于试管中发生反应: 4NO2+O2+2H2O═4HNO3,剩余二氧化氮(15-3×4) mL=3 mL,继续反应3NO2+H2O═2HNO3+NO,最终剩余一氧化氮1 mL,A正确。
1.物理性质硝酸是无色、 ________挥发、有________气味的液体。 2.化学性质
保存于棕色试剂瓶,并置于阴凉处
3Cu+8HNO3(稀)══ 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)══ Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
【应用示例】向一定量的浓硝酸中加入足量的铜粉。(1)反应开始阶段产生的气体是________,化学方程式为_______________________________________。 (2)反应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,铜片上又有气泡产生,原因是_______________________________________ (写出离子方程式)。
Cu+4HNO3(浓)══ Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀) ══ 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
考向1 金属与硝酸的定性分析例1(2024·广东湛江部分中学联考)将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验,下列说法正确的是( )
A.装置a中出现红棕色气体,只体现HNO3的酸性B.一段时间后抽出铜丝,向装置b注入水,b中气体红棕色变浅C.注入水后装置b中铜片表面产生气泡,说明Cu与硝酸生成H2D.装置c用NaOH吸收尾气,说明NO和NO2均是酸性氧化物
解析 铜与浓硝酸反应生成红棕色二氧化氮气体和硝酸铜,体现了硝酸的强氧化性和酸性,A错误。一段时间后抽出铜丝,向装置b注入水,b中气体红棕色变浅,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,B正确。注入水后装置b中铜片表面产生气泡,Cu与稀硝酸反应生成NO气体,C错误。酸性氧化物是指和水反应只能生成对应价态的酸或和碱反应只能生成盐和水的氧化物,NO和NO2均不是酸性氧化物,D错误。
归纳总结(1)金属与硝酸反应的基本规律
(2)非金属与硝酸反应的基本规律
[对点训练1] 某学习小组采用下列装置对浓硝酸与木炭的反应进行探究。
下列说法中不正确的是( )A.反应开始后,装置A中充满红棕色气体B.装置B的作用是安全瓶,防止倒吸C.装置C中溶液变蓝,一定是A中生成的NO2将KI氧化为I2D.将带火星的木条放入装置D收集到的无色气体中,可确认该气体是NO还是O2
解析 炽热的木炭和浓硝酸反应生成二氧化碳和二氧化氮,二氧化氮为红棕色气体,则可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为红棕色,A正确。装置B中进气管和出气管的长度相同,其作用是安全瓶,防止倒吸,B正确。装置C中溶液变蓝,但不能证明NO2将KI氧化为I2,原因是A中挥发出的HNO3(g)可能进入装置C,将KI氧化为I2而使溶液变蓝,C错误。将带火星的木条伸入集气瓶中,观察木条是否复燃,可以判断集气瓶中是NO还是O2,实验方法合适,D正确。
考向2 金属与硝酸反应的定量计算例2(2024·湖南大学附属中学高三模拟)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.加入铜粉的溶液中最终有Cu(NO3)2生成B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+═3 Fe2+,BC段产生的是氢气C.第二份溶液中的最终溶质为FeSO4D.稀硫酸浓度为2.5 ml·L-1
归纳总结(1)硝酸与金属反应计算的思维模型
[对点训练2] (2024·广东佛山南海区调研)将10.0 g铜镁合金完全溶解于140 mL某浓度的硝酸中,得到NO2和NO的混合气体4.48 L(标准状况),当向反应后的溶液中加入370 mL 4.0 ml·L-1 NaOH溶液时,金属离子全部转化为沉淀,测得沉淀的质量为18.5 g。下列说法不正确的是( )A.该合金中铜与镁的物质的量之比2∶3B.该硝酸中HNO3的物质的量浓度为10 ml·L-1C.NO2和NO的混合气体中,NO2的体积分数为25%D.若将混合气体与水混合完全转化为硝酸,则需要通入的氧气(标准状况)的体积为2.8 L
进阶1 练易错·避陷阱1.(2023·广东中山期末)一种新型的人工固氮的原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.过程①中N2被氧化B.转化过程中所涉及的元素均呈现了两种价态C.若设每一步均完全转化,每生成1 ml NH3的同时生成0.75 ml O2D.该固氮过程节能环保,不需要提供额外的能量
2.某同学进行如下实验:
进阶2 练热点·提素能3.(2024·江苏泰州中学期初调研)一定温度下,探究铜与稀硝酸反应的过程如下:
进阶3 研真题·明考向5.(2023·高考题组合)下列说法中正确的是( )A.(浙江1月选考卷)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2B.(北京卷)铁钉放入浓硝酸中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体C.(广东卷)装有NO2的密闭烧瓶冷却后颜色变浅,则NO2转化为N2O4的反应吸热D.(全国新课标卷)常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中,前者产生无色气体,后者无明显现象,则稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
6.(经典真题)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是( )
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
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