第五章 第二十二讲　硝酸　含氮物质之间的转化-2025年高考化学一轮总复习课件

这是一份第五章 第二十二讲　硝酸　含氮物质之间的转化-2025年高考化学一轮总复习课件，共60页。PPT课件主要包含了栏目索引，考点一，刺激性，化学性质，考点二，自然界中氮的循环，课时作业22等内容，欢迎下载使用。

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，易发生分解，化学方程式为________________________________________。(2)强氧化性(写出反应的化学方程式)①与金属反应(体现酸性和强氧化性)稀硝酸与铜反应：_____________________________________________；浓硝酸与铜反应：____________________________________________。
②与非金属反应(只体现强氧化性)浓硝酸与C的反应：__________________________________________。③与还原性化合物反应：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
(3)与有机物的反应①硝化反应(与 反应)：____________________________________；②显色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变_____色。
判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)(2023·浙江1月选考卷)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2(　　 　　)(2)(2023·新课标全国卷)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(　　 　　)(3)(2023·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(　　 　　)
考向一　金属与硝酸反应的定性分析[例1] (2024·广东省六校联盟联考)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
铜与浓硝酸反应生成红棕色NO2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，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。
[练1] (2024·北京朝阳区统考)某同学进行如下实验：
下列说法不正确的是(　　)A．HNO3氧化性的强弱与其浓度大小有关B．ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释C．ⅰ中余液呈酸性的主要原因是Cu2＋＋2H2O⥫⥬Cu(OH)2＋2H＋D．用一定浓度的H2SO4与NaNO3也能使铜粉溶解
ⅰ.将铜粉加入试管中，再加入稀硝酸，稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜，溶液变蓝，开始产生无色气体，无色气体又变为红棕色；铜粉有剩余，溶液为酸性。ⅱ.继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3，由于铜粉剩余，溶液为酸性，加入硝酸钠，等同于加入了稀硝酸，则稀硝酸和铜反应生成NO、硝酸铜，产生无色气体，无色气体又变为红棕色，同时可知推论ⅰ中酸性是硝酸有剩余。ⅲ.饱和Cu(NO3)2溶液加入少量固体NaNO3和铜粉，三者不反应，无明显变化。ⅰ中有硝酸剩余，不能将铜全部溶解，故硝酸氧化性和浓度有关，A正确；
考向二　金属与硝酸反应的定量计算[例2] (2024·四川成都模拟)向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 ml/L的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。下列说法不正确的是(　　)A．Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1B．硝酸的物质的量浓度为2.6 ml/LC．产生的NO在标准状况下的体积为4.48 LD．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 ml
设Cu和Cu2O的物质的量分别为x、y，最后得到的39.2 g沉淀为Cu(OH)2，则有64 g/ml x＋144 g/ml y＝27.2 g，(x＋2y)×98 g/ml＝39.2 g，联立两式解得：x＝0.2 ml，y＝0.1 ml，故Cu与Cu2O的物质的量之比为0.2 ml∶0.1 ml＝2∶1，A正确；根据铜元素守恒可知反应生成Cu(NO3)2的物质的量为0.2 ml＋0.1 ml×2＝0.4 ml，反应中失电子的总物质的量为0.2 ml×2＋0.2 ml×1＝0.6 ml，根据得失电子守恒推知，反应生成NO为0.2 ml，在标准状况下的体积为0.2 ml×22.4 L/ml＝4.48 L，C正确；
金属离子恰好沉淀时，溶液中溶质为NaNO3，则原硝酸溶液中n(HNO3)＝n(NaNO3)＋n(NO)＝1.0 ml/L×1.0 L＋0.2 ml＝1.2 ml，故c(HNO3)＝1.2 ml/0.5 L＝2.4 ml/L，B错误；结合氮元素守恒可知，Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为n(NaNO3)－2n[Cu(NO3)2]＝1.0 ml－2×0.4 ml＝0.2 ml，D正确。
[练2] (2024·山西吕梁模拟)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 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为2∶3B．该硝酸中HNO3的物质的量浓度为10 ml/LC．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2.8 L
[练3] (2024·陕西西安五校期末)将Fe和Cu的混合粉末a g加入100 mL 4 ml/L稀硝酸中充分反应后(假设还原产物只有NO)，下列说法正确的是(　　)A．若反应后有Cu剩余，则反应后溶液中含有的金属阳离子一定是Cu2＋B．若反应后的溶液中有Cu2＋，则反应后溶液中含有的金属阳离子一定是Fe2＋、Fe3＋C．若反应后的溶液中无金属剩余，则加入金属粉末质量8.4 g2．氮及其重要化合物的“价态-类别”二维图从物质类别和氮元素化合价两个维度，总结、归纳氮及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。
考向一　氮及其化合物的“价态-类别”二维图及分析[例1] 下图是某元素常见物质的“价态-类别”二维图，其中d为红棕色气体，f和g均为正盐且焰色试验的火焰均为黄色。下列说法不正确的是(　　)
A．e的浓溶液可以用铝槽车运输B．气体a、c均可用浓硫酸干燥C．常温下，将充满d的密闭烧瓶置于冰水中，烧瓶内红棕色变浅D．d可与NaOH溶液反应生成f和g
由题干信息，d为红棕色气体氧化物，则d为NO2，说明该图为氮元素的“价态-类别”二维图，从而可知：a为NH3、b为N2、c为NO、d为NO2、e为HNO3，f和g均为正盐且焰色试验的火焰均为黄色，说明g、f含有Na＋，则f为NaNO3、g为NaNO2。e的浓溶液即浓硝酸，由于常温下铝在浓硝酸中发生钝化，故可以用铝槽车运输浓硝酸，A正确；气体a为NH3不能用浓硫酸干燥，c为NO可用浓硫酸干燥，B错误；d为NO2，常温下，反应2NO2(g) ⥫⥬N2O4(g)　ΔH＜0，将充满d的密闭烧瓶置于冰水中，平衡正向移动，故烧瓶内红棕色变浅，C正确；
d为NO2，发生反应2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，即NO2可与NaOH溶液反应生成f即NaNO3和g即NaNO2，D正确。
分析氮及其化合物的“价态-类别”二维图的三个维度(1)横向变化体现了氮元素同价态不同类别物质(氢化物、碱、盐)之间的转化，通过加入酸(或碱)实现物质的转化。(2)纵向变化体现氮元素不同价态同类别物质之间的转化，主要通过加入氧化剂或还原剂来实现物质之间的转化。(3)斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。
[练1] (2024·广东茂名五校联考)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A. 从氮元素的化合价角度考虑，a有还原性B．b、c都是大气污染物，可引起光化学烟雾C．d的溶液与金属银反应可生成b、cD．a与d形成的化合物对水的电离没有影响
考向二　氮及其化合物的转化与物质制备[例2] (2024·陕西汉中模拟)实验室用如下装置(略去部分夹持装置)模拟利用氨和次氯酸钠合成肼(N2H4)的过程。下列说法正确的是(　　)
A．将装置①中浓盐酸换成H2O2，也可用于制备氧气B．②中盛装NaOH溶液，用于吸收多余的Cl2C．③分液漏斗中盛装饱和食盐水D．当反应结束时，④中可收集一瓶纯净的NH3
[练2] (2024·江苏如皋模拟)亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略)及药品探究亚硝酸钠与硫酸的反应及气体产物的成分。
已知气体的沸点为NO2：21 ℃，NO：－152 ℃。下列说法错误的是(　　)A．用装置b代替装置a的好处是便于控制反应的发生与停止B．反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，除去装置中的空气C．装置中冰水浴的作用是冷凝，使NO2液化D．装置中热水浴有利于促进NO2生成，便于检验是否有NO生成
b代替a的好处是保持漏斗与烧瓶的气压一致，利于液体流下。
1．下列事实与硝酸性质的对应关系错误的是(　　)A．打开浓硝酸的试剂瓶，瓶口有白雾——挥发性B．用棕色试剂瓶保存浓硝酸——不稳定性C．稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性D．稀硝酸使黑色氧化铜固体溶解——强氧化性
浓硝酸具有挥发性，挥发出HNO3(g)遇水蒸气产生白雾，A正确；HNO3见光或受热易分解，故实验室常用棕色试剂瓶保存浓硝酸，并置于阴凉处，防止分解，B正确；稀硝酸中含有H＋，使紫色石蕊溶液变红，体现其酸性，C正确；稀硝酸与CuO反应生成Cu(NO3)2和H2O，体现稀硝酸的酸性，D错误。
2．某学习小组的同学为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异，设计了如图所示的实验装置。
3．某学习小组的同学采用下列装置对浓硝酸与木炭的反应进行探究。
下列说法不正确的是(　　)A. 反应开始后，装置甲中充满红棕色气体B．装置乙的作用是安全瓶，防止倒吸C．装置丙中溶液变蓝，一定是装置甲中生成的NO2将KI氧化为I2D．将带火星的木条放入装置丁收集到的无色气体中，可确认该气体是NO还是O2
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；装置乙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；装置丙中溶液变蓝，但不能证明NO2将KI氧化为I2，原因是装置甲中挥发出的HNO3(g)可能进入装置丙，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。
4．(2024·湖北武汉模拟)我国“歼-20”飞机某铁铝合金零件取8.0 g，溶于足量的稀硝酸中，金属无剩余。产生的气体在标准状况下为4.23 L。向溶液中加过量的氢氧化钠溶液出现红褐色沉淀，且部分溶解，小心收集沉淀洗涤干净称重10.7 g，加热分解至恒重，得固体质量为8.0 g。求合金中Fe与Al的物质的量之比(　　)A．10∶9 B．9∶8C．8∶7 D．7∶6
5．(2022·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　)A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4ClC．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
6．(2023·新课标全国卷)“肼合成酶”以其中的Fe2＋配合物为催化中心，可将NH2OH与NH3转化为肼(NH2NH2)，其反应历程如下所示。
下列说法错误的是(　　)A．NH2OH、NH3和H2O均为极性分子B．反应涉及N—H、N—O断裂和N—N生成C．催化中心的Fe2＋被氧化为Fe3＋，后又被还原为Fe2＋D．将NH2OH替换为ND2OD，反应可得ND2ND2