2026届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

这是一份2026届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60页。PPT课件主要包含了考点二，考点一，考点一氮及其氧化物，2化学性质，N2O4，N2O5，稀硝酸，浓硝酸，向上排空气，3氮氧化物的污染等内容，欢迎下载使用。
第19讲　氮及其氧化物　硝酸
1．自然界中氮元素的存在及固定
2．氮气(1)物理性质
写出相关反应的化学方程式：①_____________________；②_________________________；③_____________________。
[微点归纳]　氮元素是一种活泼非金属元素，但N2稳定，原因是氮气分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。
3．氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、________、N2O3、NO2(或________)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、________。氮的氧化物都有毒，都是大气污染物。①N2O俗称笑气。②______________分别是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。③NO2与N2O4可相互转化：__________________。在阿伏加德罗常数问题中，要考虑该平衡的存在。
(2)NO与NO2的比较
[微点归纳]　(1)NO、CO均能与血红蛋白结合而使人中毒。(2)验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。(3)NO能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。
4．NO2和溴蒸气的比较与鉴别(1)NO2和溴蒸气在性质上的相似性①均有氧化性；②溶于水后溶液均呈酸性；③均能与碱反应。
(2)NO2和溴蒸气的鉴别方法鉴别溴蒸气和NO2不能用淀粉-KI试纸、碱溶液等，但可以利用它们性质上的差异性来鉴别。①通入水中，NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应后溶液无色，而溴蒸气溶于水后溶液呈橙色；
③通入CCl4有机溶剂中，易溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为溴蒸气，无此现象的为NO2。
【正误辨析】(1)高温、高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂。(　　)[提示]　×　氮气作氧化剂。(2)固氮反应一定属于氧化还原反应。(　　)[提示]　√　氮的固定是将N2转化为氮的化合物，都是氧化还原反应。(3)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。(　　)[提示]　×　N2与O2化合生成NO。
(4)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂。(　　)[提示]　×　NO2既是氧化剂也是还原剂。(5)除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解。(　　)[提示]　×　NO2和水反应生成NO。(6)NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2，得橙色溶液的为溴蒸气。(　　)[提示]　×　Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O。
(7)氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾，又是形成酸雨的主要物质。(　　)[提示]　×(8)NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。(　　)[提示]　√　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2既是氧化剂，又是还原剂，个数之比是1∶2。
(9)溴蒸气和NO2都是红棕色气体，可用湿润的淀粉KI试纸和NaOH溶液鉴别。(　　)[提示]　×　不能鉴别。因为这两种气体都有氧化性，都可以把KI中的I－氧化成I2，从而使试纸变蓝色。NaOH溶液可以吸收溴蒸气和NO2而形成无色溶液。鉴别的方法：①用AgNO3溶液，Br2可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr；②用水，溶于水后有颜色的是Br2，无颜色的是NO2。
1．(2025·江苏无锡模拟)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是(　　)
微考点1　氮的循环和氮的固定　氮气的性质及应用
A．①和②均属于氮的固定B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环
D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和被氧化[答案]　D
2．(2025·广东茂名一模)植物对氮元素的吸收过程如下，下列说法正确的是(　　)
A．高温有利于加快过程①B．浇水和松土有利于过程②
D．过程④叫做氮的固定[答案]　B
微考点2　含氮化合物的污染及治理
A．SO2和NOx都会形成酸雨，NOx还会形成光化学烟雾B．随着脱除反应的进行，吸收液的pH逐渐减小C．SO2脱除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NO
4．(2025·辽宁抚顺模拟)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(　　)
A．该过程中化合价发生变化的只有N和O两种元素B．上述过程中催化剂首先吸附的是NOC．该过程中氧化产物和还原产物只有N2
[答案]　D[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。
氮氧化物(NOx)污染的常用处理方法 NaOH溶液吸收法：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O, 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
5．(2025·福建龙岩联考)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如图所示)。下列叙述错误的是(　　)
A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关[答案]　C
[解析]　雾和霾的分散剂均是空气，故A项正确；根据题图可以得出雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，故B项正确；由题图可以得出硝酸铵和硫酸铵是NH3与硝酸和硫酸反应生成的，则NH3不是催化剂而是反应物，故C项错误；过度施用氮肥会导致空气中的NOx和NH3的含量增多，而NOx和NH3均与雾霾的形成有关，故D项正确。
A．8∶1 B．7∶3C．7∶2 D．4∶1[答案]　B
微考点3　氮氧化物与O2、H2O反应的计算
7．将10 mL NO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4 mL气体，原混合气体中含NO体积为(　　)A．1 mL B．3 mL C．5 mL D．7 mL[答案]　A
8．(2025·广东广州高三检测)标准状况下，将盛满4 L NO2的干燥烧瓶倒扣在一个盛满水的水槽中，再通入1 L O2，充分反应后，所得溶液的物质的量浓度为(　　)A．0.045 ml·L－1 B．0.036 ml·L－1C．0.18 ml·L－1 D．0.030 ml·L－1[答案]　A
氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法 关系式法(1)NO2和O2混合气体溶于水的计算：由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知：V(NO2)∶V(O2)
(2)NO与O2同时通入水中：由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知：
(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。
得失电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
考点二　硝酸的性质及应用
1．硝酸的物理性质(1)纯硝酸为________、有__________气味的液体，与水以任意的比例互溶，熔点：_________、沸点：________、密度：_____________。(2)硝酸沸点较低，______挥发，在空气中遇水蒸气形成________。(3)质量分数为69%，物质的量浓度约为16 ml·L－1以上的硝酸称为__________。95%以上的浓硝酸叫做________硝酸。
1.5 g·cm－3
(1)强酸性稀硝酸使紫色石蕊试液__________。浓硝酸使紫色石蕊试液________________，反应过程中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。
(2)不稳定性硝酸见光或受热会分解产生NO2气体：________________________________________。硝酸应用棕色瓶放置在阴凉处，不能用橡胶塞。市售浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。
(3)强氧化性①与金属反应A．与不活泼金属反应稀硝酸与铜反应：_________________________________________________________。浓硝酸与铜反应：_________________________________________________________。硝酸几乎能与所有金属(Au、Pt除外)反应，一般情况下，金属与浓HNO3反应生成NO2，与稀HNO3反应生成NO，与极稀的HNO3反应生成N2O或NH3。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
B．常温下，浓硝酸使铁、铝钝化。C．王水及王水的溶解原理：浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3形成的混合物叫做王水。王水同时具有硝酸的氧化性和氯离子的强配位能力，因此可溶解金铂等不活泼金属。反应原理：Au＋HNO3＋4HCl=== H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O。
②与非金属反应硝酸能把许多非金属单质(如：C、S、P等)氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。如与C的反应：__________________________________________。③与其他还原性化合物反应硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、FeSO4、KI、NaBr等还原性物质。如稀HNO3与FeSO4溶液反应的离子方程式为____________________ ____________________________。
===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
(4)与有机化合物的反应
_______________________________________；②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变______色。
[微点归纳]　(1)浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。(2)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应，故常温下浓硝酸可以用铁桶盛放。
3．硝酸工业制法的反应原理(1)N2为原料合成NH3________________________。(2)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO_____________________________。(3)NO进一步氧化生成NO2__________________________。(4)用水吸收NO2生成HNO3____________________________________。
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
【正误辨析】(1)实验室里用锌粒和稀硝酸反应制氢气。(　　)[提示]　×　硝酸和金属反应不生成氢气。(2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。(　　)[提示]　√　钝化为化学变化。(3)铜、碳分别与浓HNO3反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性。(　　)[提示]　×　浓硝酸和铜反应体现硝酸的酸性和强氧化性，浓硝酸和碳反应只体现强氧化性。
(4)将稀硝酸加入过量铁粉中，有气体生成，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液呈红色。(　　)[提示]　×　稀硝酸与过量铁粉反应生成亚铁离子。(5)Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中。(　　)[提示]　√　KNO3和H2SO4的混合溶液相当于硝酸溶液。(6)试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，也可用氨水除去。(　　)[提示]　×　试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，不能用氨水除去。
(7)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。(　　)[提示]　×　硝酸可氧化Fe2＋和S2－。(8)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO。(　　)[提示]　√　随着反应进行，硝酸变稀，还原产物中有NO。(9)硝酸电离出的H＋能被Zn、Fe等金属还原成H2。(　　)[提示]　×　硝酸是氧化性酸，与金属反应还原产物是氮氧化物。(10)将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋。(　　)[提示]　×　
1．(2025·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(　　)
微考点1　有关硝酸氧化性的探究实验定性分析
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[答案]　B
[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。
2．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[答案]　C
[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。
3．(2025·广东汕头期末)将铜丝插入浓硝酸中进行如图(a～c是浸有相应试剂的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是(　　)
A．Cu与浓硝酸反应，硝酸只表现出酸性，产生红棕色气体B．a处可观察到棉花变红后褪色C．b处观察到棉花变蓝，说明NO2具有还原性D．c处NaOH能与产生的气体发生复分解反应[答案]　B
[解析]　铜丝与浓硝酸反应生成红棕色气体NO2、Cu(NO3)2和H2O，硝酸表现出氧化性和酸性，A错误；NO2溶于水生成硝酸，可使紫色石蕊溶液变红，然后硝酸的强氧化性又使其褪色，B正确；b处观察到棉花变蓝，说明NO2具有氧化性，C错误；NaOH溶液吸收NO2和NO尾气生成亚硝酸钠，有元素化合价的变化，是氧化还原反应，D错误。
金属与硝酸反应的基本规律
非金属与硝酸反应的基本规律
4．(2025·山东济宁模拟)将12.8 g Cu投入50 mL某浓度的浓HNO3中，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu全部溶解时，硝酸恰好完全消耗，共收集到气体3.36 L(标准状况)。下列分析正确的是(　　)A．参加反应的硝酸的物质的量为0.15 mlB．气体为NO和NO2的混合气，二者体积比1∶5C．生成的溶液中滴加1 ml·L－1的NaOH溶液使Cu2＋完全沉淀，至少需要55 mL NaOH溶液D．将生成的气体和一定量的氧气混合，然后倒扣在水中，若试管中最后充满液体，则通入氧气的质量3.2 g
微考点2　硝酸与金属反应的定量计算
5．(2025·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＋===3Fe2＋，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
6．(2025·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[答案]　B
7．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸溶液反应，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 ml·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为________________ml·L－1。(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%的双氧水________g。
[答案]　(1)5.824　5.376(2)1.52 ml
硝酸与金属反应计算的思维模型
金属与硝酸反应的计算方法(1)原子守恒法：利用氮元素守恒进行计算。
(2)得失电子守恒法硝酸与金属发生氧化还原反应，HNO3得电子被还原生成NO2、NO等，金属则失去电子被氧化；根据氧化还原反应规律可得，HNO3中N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
(4)离子方程式计算法
1.(2024·湖南卷，7,3分)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反应生成了NO2C．红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NOD．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全[答案]　C
[解析]　①中现象：铜与稀HNO3发生反应生成NO，NO被锥形瓶中的O2氧化成红棕色的NO2；②中现象：该反应为放热反应，随着温度升高，反应速率加快；③中现象：生成的NO2会溶于水转化为HNO3和NO，导致气体颜色变浅；④中现象：反应持续放出的热量，生成NO使瓶内气体体积增大，瓶内压强变大，导致长颈漏斗中液面上升，锥形瓶内液面下降，固液分离，反应停止。A项，开始阶段温度较低，铜丝与稀HNO3反应缓慢，铜在稀HNO3中不能钝化，错误；B项，铜与稀HNO3反应生成的气体为NO，错误；C项，生成的NO2会溶于水转化为HNO3和NO，导致气体颜色变浅，正确；D项，反应停止的原因是固液分离，错误。
2．(2023·江苏卷，8)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　)
3．(2021·河北卷，4)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是(　　)A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除[答案]　D
[解析]　SO2是无色气体，A错误；汽车尾气中含有氮氧化物、一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、固体颗粒物等，B错误；植物不能直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，C错误；石灰(CaO)可与SO2反应生成CaSO3，故可采用石灰法脱除工业废气中的SO2，D正确。
[解析]　NO不溶于水，也不与水反应，A错误；稀硝酸与Cu反应得到硝酸铜、水和NO，得不到NO2，B错误；NO有氧化性，CO有还原性，在高温、催化剂条件下两者可发生氧化还原反应转化为无毒的N2和CO2，C正确；O3有强氧化性，不能作还原剂将硝酸根离子还原，D错误。
5．(2021·河北选择考)关于非金属含氧酸及其盐的性质，下列说法正确的是(　　)A．浓H2SO4具有强吸水性，能吸收糖类化合物中的水分并使其炭化B．NaClO、KClO3等氯的含氧酸盐的氧化性会随溶液的pH减小而增强C．加热NaI与浓H3PO4混合物可制备HI，说明H3PO4比HI酸性强D．浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀HNO3氧化性更强[答案]　B
(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(4)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(5)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
2．硝酸强氧化性的反应规律