2027届高三化学（鲁科版）一轮复习课件第20讲 氮及其氧化物 硝酸

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1.氮的结构及存在(1)原子结构示意图:__________;基态原子的电子排布式:__________,最外层有5个电子,既不容易得到3个电子,也不容易失去5个电子,故氮原子一般通过共用电子对与其他原子形成共价键,常见的化合价有-3、0、+1、+2、+3、+4和+5等。 (2)存在形式①游离态:空气中含量最多的气体,体积分数约为__________。 ②化合态:动植物体内、土壤、岩石和水体中,蛋白质重要的组成元素之一。
2.氮气(1)电子式:__________,结构式:__________,分子中含有__________个σ键、 __________个π键。 (2)物理性质: _________色_________味的气体,密度比空气略_________, __________溶于水。 
写出相关反应的化学方程式:①______________________________; ②______________________________; ③______________________________。 (4)重要用途:作保护气;医疗上用作冷冻麻醉剂;合成氨等。
3.氮的氧化物(1)NO和NO2的比较
3NO2+H2O══2HNO3+NO
如图所示,在一支50 mL的注射器里充入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,观察现象。打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象。振荡注射器,再观察现象。
(1)上述实验中发生的化学变化有_______________________________。 (2)欲将注射器中的NO充分转化,采取的措施是_______________。 (3)根据上述实验,工业上生产硝酸时,要使NO完全转化为HNO3,采取的措施是__________________________________________________,总反应的化学方程式为_______________________________。 
2NO+O2══2NO2、3NO2+H2O══2HNO3+NO
向NO中通入足量O2(或空气),再用足量水吸收
4NO+3O2+2H2O══4HNO3
(2)氮氧化物的污染
命题角度1　氮气及自然界中氮的循环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:工业合成氨以N2和H2为原料,在催化剂、高温、高压下生成NH3,A符合题意;湿法炼铜涉及反应Fe+Cu2+══Cu+Fe2+,B不符合题意;高炉炼铁以铁矿石、焦炭等为原料,在高温下反应生成Fe和CO,C不符合题意;接触法制硫酸以黄铁矿或硫黄等为原料制备SO2,再经系列转化生成硫酸,D不符合题意。
2.(2025·安徽合肥六校联考)自然界中氮的循环如图所示,下列说法不正确的是(　　)
解析:雷电作用时N2与O2反应生成NO,不能直接得到NO2,C错误。
命题角度2　氮氧化物的性质与转化3.(双选)(2025·山东泰安三模)为探究NO的氧化性,进行如下实验。
下列结论错误的是(　　) A.向实验①所得溶液中加入Ba(NO3)2溶液和盐酸可验证NO具有氧化性B.由实验①②可知,加入含一定量烧碱的饱和Na2CO3溶液可处理工业废气中的SO2和NOC.实验③中接近于无色的溶液中存在Cu+的化合物D.由实验③④可得出,CuSO4在实验③中作为反应的催化剂
1.物理性质硝酸是无色、__________挥发、有__________气味的液体。 
(1)不稳定性光照或受热时,浓硝酸易分解,化学方程式为_____________________。 
②与非金属单质的反应(写出化学方程式)
③与还原性化合物的反应
Cu+4HNO3(浓) ══2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O
3Cu+8HNO3(稀) ══2NO↑+3Cu(NO3)2+4H2O
(3)与有机物的反应
浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1∶3)叫做王水,能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。(1)判断:(2024·湖北卷)王水溶解铂是由于浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性。(　　)(2)王水溶解金生成HAuCl4和NO,化学方程式为______________________,该反应中盐酸的作用是________________________________________。 
Au+HNO3+4HCl══HAuCl4+NO↑+2H2O
与Au形成稳定配合物HAuCl4,增强Au的溶解性
判断正误:对的打“√”,错的打“×”。(1)(2025·广东卷)浓硝酸具有强氧化性,因此浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。(　　)(2)(2025·黑吉辽蒙卷)制备少量NO避免其被氧化(如图)。(　　)(3)(2024·广东卷)由氨制硝酸:NH3→NO→NO2→HNO3,故NH3和NO2均具有氧化性。(　　)(4)(2023·浙江1月选考卷)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2。(　　)
命题角度1　实验探究硝酸与金属的反应1.(2025·广东卷)按如图组装装置并进行实验:将铜丝插入溶液中,当c中红色褪去时,将铜丝拔离液面。下列叙述错误的是(　　)
2.(2025·浙江新阵地教育联盟联考)室温下,某同学用如图所示装置在通风橱中进行如下实验:
下列说法不正确的是(　　)A.试管Ⅰ管口上方的红棕色气体为NO2,由铜还原硝酸生成B.等质量的Cu完全溶解时,Ⅰ中消耗的HNO3更少C.试管Ⅱ中反应后溶液的颜色与试管Ⅰ中的不同,可能是由于溶有NO2D.新制的Cu(OH)2可用于检验醛基
解析:试管Ⅰ中发生的反应为铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀) ══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,NO与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2,A错误;试管Ⅱ中铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓) ══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,由试管中Cu与硝酸反应的化学方程式可知,等质量的铜完全溶解时,Ⅰ中消耗的硝酸更少,B正确;向试管Ⅱ的溶液中持续通入氮气后,氮气排出溶液中溶解的二氧化氮使溶液由绿色变为蓝色,故试管Ⅱ中反应后溶液的颜色与试管Ⅰ中的不同,可能是由于溶有二氧化氮,C正确;新制的氢氧化铜能与含有醛基的有机物共热反应生成砖红色沉淀,可以用新制的氢氧化铜检验醛基,D正确。
命题角度2　实验探究硝酸与非金属单质的反应3.(经典考题)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
题组1　前沿模拟演练1.下列关于N2的叙述不正确的是(　　)A.雷雨天,空气中的N2与O2可反应生成NOB.在一定条件下N2与H2合成氨属于氮的固定C.N2分子中σ键与π键的个数比为2∶1D.N2既可作氧化剂又可作还原剂
解析:雷雨天时发生自然固氮,空气中的N2与O2可反应生成NO,A正确;氮的固定是将空气中游离态的氮(N2)转化为含氮化合物的过程,在一定条件下N2与H2合成氨属于氮的固定,B正确;N2的结构式为N≡N,故N2分子中σ键与π键的个数比为1∶2,C错误;N2中氮元素的化合价可以降低生成NH3或铵根离子等,也可以升高生成NO等,故N2既可作氧化剂又可作还原剂,D正确。
2.利用三通阀进行气体的性质探究装置如图所示,先通过旋转阀门连通注射器2、4收集气体,再进行性质探究实验,下列说法不正确的是(　　)
A.装置4的反应中,硝酸体现出酸性和氧化性B.旋转阀门连通装置1、2,2中气体颜色不变C.装置4若换成浓氨水和碱石灰,可进行氨的性质探究D.连通装置1、2实验后,装置3中换成NaOH溶液可进行尾气的吸收处理
解析:注射器4中稀硝酸与铜反应:3Cu+8HNO3(稀) ══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,硝酸体现出氧化性和酸性,A正确;注射器2中的NO与注射器1中空气中的氧气反应生成红棕色NO2气体,颜色改变,B错误;装置4若换成浓氨水和碱石灰,会生成NH3,故可进行NH3的性质探究,C正确;连通装置1、2实验后生成NO2气体,装置3中换成NaOH溶液与NO2反应:2NO2+2NaOH══NaNO3+NaNO2+H2O,可进行尾气的吸收处理,D正确。
题组2　高考真题集训3.(2024·湖南卷)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,原因是铜丝在稀硝酸中表面钝化B.锥形瓶内出现了红棕色气体,表明铜与稀硝酸反应生成了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
解析:金属铜与稀硝酸不会发生钝化,开始时气泡释放速度缓慢,可能的原因是铜表面有氧化铜,A错误;由于装置内有空气,铜与稀硝酸反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2,产生的NO2的浓度逐渐增大,气体颜色逐渐变深,B错误;装置内氧气逐渐被消耗,生成的NO2的量逐渐达到最大值,同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应:3NO2+H2O══2HNO3+NO,因此气体颜色逐渐变浅,C正确;由于该装置为密闭体系,生成的NO无法排出,气压逐渐增大,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,D错误。
4.(2022·天津卷)燃油汽车行驶中会产生CO、NO等多种污染物。如图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应。以下判断错误的是(　　)
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