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第21讲　硝酸　含氮物质的转化
一、选择题（本题包括9小题，每小题只有一个选项符合题意）
1.（2024·宜昌模拟）由N2制备HNO3的工艺流程如图所示（反应条件及部分反应物已略去），下列说法正确的是（　　）
A.①中N2发生氧化反应
B.②需要加入还原剂才能实现
C.46 g NO2与足量水反应，转移 mol e－
D.常温下，Al在稀硝酸中钝化
2.（2024·铁岭六校期末）将铜丝伸入盛有浓硝酸的具支试管中（如图所示，夹持装置已略去）进行实验，下列说法错误的是（　　）
A.反应进行一段时间后，具支试管中的气体可能为NO2和NO
B.铜丝绕成螺旋状的目的是增大反应物接触面积
C.反应进行一段时间后，烧杯中的溶质可能含NaNO3和NaNO2
D.该实验中浓硝酸主要体现强氧化性和脱水性
3.（2024·阳泉模拟）下列有关氮及其化合物之间的转化路径，说法不正确的是（　　）
A.工业固氮的常用方法是由N2和H2合成NH3
B.由氮气转化为含氮化合物的反应中，必须提供氧化剂
C.可利用Cu与硝酸的反应，将N元素转化为NO或NO2
D.实验室可利用CaO固体与浓氨水制备NH3
4.（2024·丹东模拟）硝酸是一种无色液体，常用来制造火药、氮肥、染料。下列关于硝酸的认识正确的是（　　）
A.等质量的铜分别与足量的浓硝酸和稀硝酸反应，转移电子数不同
B.久置的浓硝酸呈黄色，体现了浓硝酸的不稳定性
C.检验久置于空气中的亚硫酸钠溶液是否变质，可以先加硝酸溶液，再加氯化钡溶液
D.工业制硝酸的原理：空气NO硝酸→尾气处理
5.（2024·资阳中学月考）结合氮及其化合物“价—类”二维图及氧化还原反应的规律，下列分析或预测正确的是（　　）
A.N2O3、NO2、N2O5均能与水反应生成酸，三者均为酸性氧化物
B.HNO3、HNO2、NaNO3、NH3的水溶液均可以导电，四者均属于电解质
C.联氨（N2H4）可能被亚硝酸（HNO2）氧化成叠氮酸（HN3）
D.硝酸具有较强的氧化性，可用稀硝酸溶解Au、Pt
6.硝酸具有强氧化性，能氧化除金、铂以外的所有金属。浓硝酸和浓盐酸按一定比例配成的王水甚至能溶解金生成配合物H[AuCl4]，同时有无色气体产生。下列说法正确的是（　　）
A.浓硝酸与Cu的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1
B.浓硝酸中加入浓盐酸，增强了浓硝酸的氧化性，使王水可以溶解金、铂
C.王水与金反应时，参加反应的HNO3与HCl的物质的量之比为1∶3
D.往浓硝酸中加一定量NaCl或往浓盐酸中加一定量KNO3也能起到类似王水的作用
7.（2024·青岛调研）亚硝酸不稳定，易分解为NO2和NO，其酸性弱于H2SO3，氧化性强于Fe3＋，遇Cl2等强氧化剂表现还原性。下列说法正确的是（　　）
A.可将SO2通入NaNO2溶液制备HNO2
B.向久置分解的亚硝酸中通入空气可使其复原
C.将NaNO2固体加到酸性KMnO4溶液中可观察到溶液紫色变浅
D.将铁屑加到亚硝酸溶液中反应的离子方程式为2HNO2＋FeFe2＋＋2N＋H2↑
8.某小组探究NH3的催化氧化，实验装置如图所示。③中气体颜色无明显变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后，④中产生白烟。
下列分析不正确的是（　　）
A.若②中只有NH4Cl，不能制备NH3
B.③④中现象说明③中的反应是4NH3＋5O24NO＋6H2O
C.④中白烟的主要成分是NH4Cl
D.一段时间后，⑤中溶液可能变蓝
9.（2024·北京四中学开学考）某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2（同时生成FeO），下列说法不正确的是（　　）
已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。
A.装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d
B.装置E中发生反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2
C.装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2
D.装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入E中干扰反应
二、非选择题（本题包括1小题）
10.（2024·泰安模拟）图示分析是学习化学重要手段之一，学习过程中常遇到各类“数形结合”问题。结合所给图示回答相关问题：
（1）如图是氮元素的“价—类”二维图的部分信息。
①X的电子式为　　　　　　　　；Y的化学式为　　　　。
②图中关于NO2转化为HNO3的反应过程，下列说法不正确的是　　　　（填字母）。
a.氮元素的化合价不发生变化
b.该转化过程中，NO2一定既是氧化剂，又是还原剂
c.若用NO2与H2O反应制取HNO3，可生成另一种产物NO
③如图为氨气水溶性的探究：
利用如图所示的装置进行实验，欲观察的现象是　　　　　　　；
合理的验证操作为　　　　　　　　　　　　　。
④N2和H2在固氮酶的作用下转化为氨气，最后生成被植物吸收的N，其中固氮酶的作用是　　　　　　　。
（2）氨是重要的化工原料。某工厂用氨制硝酸和铵盐的流程如图所示：
设备1、3中发生反应的化学方程式分别是　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　；
设备2中通入的物质A是　　　　。
第21讲　硝酸　含氮物质的转化
1.C　由转化关系可知，①中氮元素化合价降低被还原，发生还原反应，A错误；②中氮元素化合价升高被氧化，需要加入氧化剂才能实现，B错误；④中发生的反应为3NO2＋H2O2HNO3＋NO，则46 g NO2与足量水反应，转移电子n（e－）＝×＝ mol，C正确；常温下，Al在浓硝酸中发生钝化，D错误。
2.D　浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，随着反应进行，浓硝酸变为稀硝酸，生成一氧化氮，A正确；铜丝绕成螺旋状，和硝酸接触更加充分，反应更加充分，B正确；反应开始时，为浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，二氧化氮和氢氧化钠反应生成NaNO3和NaNO2，C正确；该实验中浓硝酸主要体现强氧化性和酸性，不体现脱水性，D错误。
3.B　N2和H2合成NH3，属于工业固氮，A正确；氮气生成氨气的过程中需要还原剂，B错误；铜与稀硝酸反应生成NO，铜与浓硝酸反应生成NO2，C正确；实验室可利用CaO固体与浓氨水制备NH3，D正确。
4.B　等质量的铜分别与足量的浓硝酸和稀硝酸反应，铜被氧化为硝酸铜，转移电子数相同，A错误；Na2SO3能被硝酸氧化为Na2SO4，检验久置于空气中的Na2SO3溶液是否变质，应该先加盐酸，再加BaCl2溶液，若生成白色沉淀，则证明亚硫酸钠已变质，C错误；工业制硝酸的原理：氨气 NONO2硝酸→尾气处理，D错误。
5.C　N2O3、N2O5为酸性氧化物，NO2溶于水生成硝酸和一氧化氮，NO2不是酸性氧化物，A错误；NH3溶于水后生成的一水合氨电离出阴、阳离子而导电，一水合氨为电解质，氨气为非电解质，B错误；联氨（N2H4）中氮元素为－2价，从元素价态规律分析，可能被含有＋3价氮元素的亚硝酸（HNO2）氧化成叠氮酸（HN3），C正确；硝酸具有较强的氧化性，但Au、Pt需要硝酸与浓盐酸配成的王水才可以溶解，D错误。
6.D　浓硝酸与Cu的反应中，硝酸是氧化剂，N元素从＋5价被还原为＋4价，Cu是还原剂，Cu元素从0价被氧化到＋2价，因此n（HNO3）∶n（Cu）＝2∶1，A错误；王水溶解金、铂，是因为浓盐酸提供的Cl－能与被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成配合物，从而促进金、铂的溶解，浓硝酸的氧化性没有增强，B错误；王水与金发生反应Au＋HNO3＋4HClH[AuCl4]＋NO↑＋2H2O，参加反应的HNO3与HCl的物质的量之比为1∶4，C错误；往浓硝酸中加入一定量的NaCl或往浓盐酸中加入一定量的KNO3，也能通过化学反应增强溶液溶解金、铂的能力，起到类似王水的作用，D正确。
7.C　SO2具有强还原性，容易被亚硝酸氧化，因此不能将SO2通入NaNO2溶液中制备HNO2，A项错误；亚硝酸久置分解生成NO2和NO，生成的气体逸出溶液，再通入空气不能复原，B项错误；酸性KMnO4 溶液具有强氧化性，能氧化NaNO2，从而使酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，C项正确；HNO2氧化性强于Fe3＋，铁屑加到亚硝酸溶液中反应生成Fe3＋和NO气体，D项错误。
8.C　只加热氯化铵，氯化铵分解为氨气和氯化氢，但氨气和氯化氢相遇又生成氯化铵，A不符合题意；③中气体颜色无明显变化，说明此时并未产生NO2，④中收集到红棕色气体，说明NO在④中转变为NO2，B不符合题意；④中产生的白烟的主要成分是硝酸铵，C符合题意；稀硫酸与铜不反应，NO2通入到⑤中，使铜被氧化为Cu2＋，因此溶液变为蓝色，D不符合题意。
9.D　利用铜与稀硝酸反应生成NO，制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2，故先通过装置D除去挥发出的HNO3等气体，再通过F干燥，得到纯净干燥的NO，然后进入E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，先通过B氧化NO，再通过C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d，A正确；装置E中NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2，B正确；装置D盛放的是水，其作用是除去挥发出的HNO3等气体，C正确；装置B盛放的是浓硝酸，可以将NO氧化为NO2，便于NaOH溶液充分吸收，D错误。
10.（1）①H︰︰H　N2O5　②ab　③烧瓶内形成红色喷泉，最终水充满烧瓶　挤压胶头滴管，使少量的水进入烧瓶，打开止水夹　④催化剂　（2）4NH3＋5O24NO＋6H2O　HNO3＋NH3NH4NO3　空气或O2
解析：（1）②NO2转化为HNO3，氮元素的化合价升高，a错误；该转化过程中，若NO2与水反应，N元素化合价既升高又降低，NO2既是氧化剂又是还原剂，NO2还可以被氧化剂氧化，如4NO2＋O2＋2H2O4HNO3，NO2是还原剂，b错误；NO2与H2O反应生成HNO3和NO，c正确。③氨气极易溶于水，利用如图所示的装置进行实验，欲观察的现象是烧瓶内形成红色喷泉，最终水充满烧瓶；引发喷泉的验证操作为挤压胶头滴管，少量的水进入烧瓶，打开止水夹，烧瓶内形成喷泉。④N2和H2在固氮酶的作用下转化为氨气，固氮酶的作用是催化剂。（2）设备1中NH3和O2发生催化氧化反应，化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O；设备3中HNO3与NH3反应，化学方程式为HNO3＋NH3NH4NO3；设备2中发生的反应为4NO＋3O2＋2H2O4HNO3，所以通入的物质A是O2或空气。
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课标要求
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硝酸的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
2.了解通过化学反应可以探索物质性质，实现氮及其化合物的转化，认识物质及其转化在促进物质文明进步、自然资源综合利用中的重要价值。
考点一　硝酸
1.物理性质
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2.化学性质
（1）不稳定性
浓硝酸见光或受热会分解：　　　　　　　　　　　　　。
（2）强氧化性
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
①与金属反应
a.稀硝酸与铜反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　；
b.浓硝酸与铜反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　。
②与非金属反应
浓硝酸与木炭的反应：　　　　　　　　　　　　　。
③与还原性物质反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：
　　　　　　　　　　　　　。
④与有机物反应
a.硝化反应（与反应）：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
b.显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变　　色。
【提醒】 浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1∶3）叫做王水，它的氧化能力更强，能使一些不溶于硝酸的金属，如金（生成HAuCl4）、铂（生成H2PtCl6）等溶解。
　正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）过量的铜与浓硝酸反应产物中一定没有NO。（　　）
（2）常温下，可用铝制（或铁制）容器盛放浓硝酸，原因是二者不反应。（　　）
（3）铜、木炭分别与浓硝酸反应，都体现了硝酸的强氧化性和酸性。（　　）
（4）在酸性条件下，N与Fe2＋、I－等离子均不能大量共存。（　　）
（5）浓硝酸和氯水均可用棕色试剂瓶保存，其原理相同。（　　）
（6）用稀硝酸洗涤试管内壁的银镜的离子方程式为2Ag＋2H＋＋N2Ag＋＋NO↑＋H2O。（　　）
一 硝酸的性质与实验探究
1.硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质不相对应的是（　　）
A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性
2.关于下列实验的说法不正确的是（　　）
A.①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生
B.②中溶液中的主要离子有Cu2＋和N
C.③中铜片继续溶解，是由于稀硫酸提供的S增强了溶液的氧化性
D.①和③中铜片溶解时反应的离子方程式相同
硝酸与金属反应的还原产物
（1）浓硝酸：不论金属活泼与否，产物主要是NO2；
（2）稀硝酸：与不活泼金属（如Cu）反应，产物主要是NO；
（3）稀硝酸：与活泼金属（如Zn、Mg）反应，产物可生成N2O或N；
（4）极稀硝酸与极活泼金属反应，会有H2放出。
二 金属与硝酸反应的计算
3.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，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 mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，原硝酸溶液的浓度为　　　　mol·L－1。
4.向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉，其氧化产物与所加铁粉的物质的量关系如图所示：
回答下列问题：
（1）Oa段发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　。
（2）dc段表示的是　　　　（填“Fe2＋”或“Fe3＋”）物质的量变化。
（3）x＝　　　　，y＝　　　　。
（4）反应至c点，可收集到标准状况下的气体为　　　　L。
金属与硝酸反应计算的思维模型
考点二　含氮物质之间的转化　硝酸的工业制备
（一）含氮元素物质之间的转化关系
1.氮元素的“价—类”二维图
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，其“价—类”二维图如图：
2.含氮元素物质之间的转化关系
　
（1）歧化反应：同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
（2）归中反应：不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
（3）歧化反应与归中反应实例
写出有关反应的化学方程式：
①歧化（如NO2与H2O）：　　　　　　　　　　　　　；
②歧化（如NO2与NaOH）：　　　　　　　　　　　　　；
③归中（如NO与NH3）：　　　　　　　　　　　　　；
④归中（如NO2、NO与NaOH）：　　　　　　　　　　　　　；
⑤归中（如NO2与NH3）：　　　　　　　　　　　　　。
（二）硝酸的工业制备
1.原料
氨、空气和水。
2.流程
写出相关化学方程式：
①N2＋3H22NH3；
②　　　　　　　；
③2NO＋O22NO2；
④　　　　　　　。
3.尾气吸收
2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O；
NO＋NO2＋2NaOH2NaNO2＋H2O。
一 氮及其化合物的转化及应用
1.（2025·八省联考晋陕青宁卷）下列物质在一定条件下的转化关系如图所示。E、G、Q、R均为气体，其中R为红棕色。下列说法正确的是（　　）
A.E、G、Q、R、T所含同种元素化合价依次升高
B.E的水溶液能导电，所以E是电解质
C.Q和E可用排水法收集
D.铜与不同浓度的T溶液反应均可生成Q
2.如图是氮元素的“价—类”二维图。下列有关说法正确的是（　　）
A.甲可以用浓硫酸干燥
B.乙合成NO2的过程属于氮的固定
C.丙转化为丁的反应是氧化还原反应
D.常温下可用铁制容器盛装丁的浓溶液
含氮物质的连续氧化
（1）NH3NONO2HNO3。
（2）N2NONO2HNO3。
3.（2024·吉安模拟）工业上常采用生物硝化法将N转化为来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是（　　）
A.生物硝化法处理废水，会导致水体碱性增强
B.长期过量施用NH4Cl等铵态化肥，易导致水体富营养化
C.检验N所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸
D.微生物保持活性的pH范围为7～9，可以加入石灰石来调节水体的pH
4.自然界中氮循环过程如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.反硝化过程中，含氮物质被还原
B.氨氧化过程中，N与N理论物质的量之比为1∶1
C.N2→N属于氮的固定，N2发生还原反应
D.土壤中Fe2＋有利于除去水体中的铵态氮
二 硝酸的工业制备
5.NH3和HNO3是重要的工业产品，下图是合成氨和氨氧化制硝酸的工艺流程。
　
（1）合成塔中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。
（2）氨分离器中压强约为15 MPa，温度约为－20 ℃，分离氨应用了氨　　　　的性质，从氨分离器中又回到合成塔中的物质是　　　　。
（3）氧化炉中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　。
（4）尾气中的少量NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体，写出NO2和NH3反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　。
营造碧水蓝天——环境保护与绿色化学
1.常见环境污染
（1）常见环境污染及其成因
环境污染 成因
酸雨 pH＜5.6，主要是SO2和NOx造成的。 硫酸型：SO2SO3H2SO4或SO2H2SO3H2SO4 硝酸型：NO2HNO3
光化学烟雾 主要是NOx和碳氢化合物造成的
臭氧层空洞 主要是氟氯代烃、氮氧化物等的排放引起的
温室效应 主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的
白色污染 聚乙烯等难降解塑料的大量使用
水华、赤潮 含大量氮、磷的生活污水及工农业废污水的任意排放造成水体富营养化
PM2.5 大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤等）
雾霾 雾和霾的统称。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物（PM）这三项是雾霾主要污染物，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物是加重雾霾天气污染的罪魁祸首
居室污染 甲醛、苯、甲苯、氡对空气的污染。来源于建筑、装修材料等
（2）环境保护的措施
①对工业携带废气颗粒物进行回收利用。
②工业、生活污水经处理达标后再排放，限制使用含N、P的洗涤剂。
③减少或限制塑料使用并回收废弃塑料，研制可降解塑料。
2.绿色化学
（1）核心思想：就是改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。
（2）绿色化学示意图
（3）最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100％。
（4）开发和利用自然资源，必须遵循减量化、再利用和再循环的原则。
3.碳达峰与碳中和
（1）碳达峰是指在某一个时点，二氧化碳的排放不再增长达到峰值，之后逐步回落；我国提出争取在2030年前实现碳达峰。
（2）碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”；我国提出争取在2060年前实现碳中和。
命题角度一 环境污染与保护
1.（2024·盐城模拟）化学与生活密切相关。下列说法错误的是（　　）
A.PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物
B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染
C.SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体
D.空气质量指数越小，说明空气质量越好
2.（2024·沈阳模拟）有关下图环境问题的说法中错误的是（　　）
A.雾霾是许多细小液体和固体微粒分散到空气中形成的一种气溶胶
B.汽车的排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2
C.在煤中添加适量的生石灰可减少燃烧过程中含硫化合物的排放，从而减少污染
D.煤、石油等化石燃料燃烧过程中排放的废气是形成酸雨的主要原因，酸雨指的是pH小于7的雨水
命题角度二 绿色化学与污染物的处理
3.“绿色化学”是当今社会人们提出的一个新概念。在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应物中的原子全部转化为期望的产物，即原子利用率为100％。下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是（　　）
A.由乙烯制备聚乙烯
B.甲烷与氯气反应制备一氯甲烷
C.以铜和浓硝酸为原料制备硝酸铜
D.用SiO2制备高纯硅
4.（2024·泉州模拟）SCR技术（选择性催化还原技术）是一种以NH3作为还原剂，将烟气中NOx分解成无害的N2和H2O的干法脱硝技术，反应原理为
①6NO＋4NH35N2＋6H2O；
②6NO2＋8NH37N2＋12H2O；
③NO＋NO2＋2NH32N2＋3H2O。
下列说法正确的是（　　）
A.NO2为酸性氧化物
B.NO、NO2为大气污染气体，在大气中可稳定存在
C.反应③中每生成22.4 L N2，转移电子数为1.5NA
D.HNO3→NO→NO2，以上各步变化均能通过一步反应完成
1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2024·浙江6月选考）HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中。（　　）
（2）（2024·广东高考）由氨制硝酸：NH3→NO→NO2→HNO3过程中，体现了NH3和NO2 均具有氧化性。（　　）
（3）（2024·河北高考）硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和通风。（　　）
（4）（2024·湖北高考）王水溶解铂是由于浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性。（　　）
（5）（2024·全国新课标卷）试管壁上的银镜用稀硝酸清洗：Ag＋2H＋＋NAg＋＋NO2↑＋H2O。（　　）
2.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2023·北京高考）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。（　　）
（2）（2023·浙江6月选考）铜与稀硝酸反应：Cu＋4H＋＋2NCu2＋＋2NO2↑＋2H2O。（　　）
（3）（2022·山东高考）浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。（　　）
（4）（2022·浙江6月选考）浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可以用铁质容器贮运浓硝酸。（　　）
3.（2024·湖南高考7题）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，表明铜和稀硝酸反应生成了NO2
C.红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O2HNO3＋NO
D.铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
4.（2023·江苏高考8题）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.实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：
HNO3（稀）NONO2
B.工业制硝酸过程中的物质转化：
N2NOHNO3
C.汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO＋2CON2＋2CO2
D.实验室制备少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
5.（2024·北京高考16题节选）HNO3是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备HNO3。
（1）方法一：早期以硝石（含NaNO3）为氮源制备HNO3，反应的化学方程式为H2SO4（浓）＋NaNO3NaHSO4＋HNO3↑。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和　　　　。
（2）方法二：以NH3为氮源催化氧化制备HNO3，反应原理分三步进行。
第Ⅰ步反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
（3）人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因　　　　　　　。
第21讲　硝酸　含氮物质的转化
【考点·全面突破】
考点一
必备知识夯实
2.（1）4HNO3（浓）2H2O＋4NO2↑＋O2↑　（2）①a.3Cu＋8HNO3（稀）3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O　b.Cu＋4HNO3（浓）Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　②C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　③3Fe2＋＋4H＋＋N3Fe3＋＋NO↑＋2H2O　④a.＋HNO3
＋H2O　b.黄
易错辨析
（1）×　（2）×　（3）×　（4）√　（5）√　（6）×
关键能力突破
1.D　向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，可能利用的是硝酸的酸性，也可能是强氧化性。
2.C　Cu与稀硝酸反应生成Cu（NO3）2、NO和H2O，试管口NO与O2反应生成NO2，则试管口出现红棕色，溶液呈蓝色，A正确；3Cu＋8H＋＋2N2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O，铜有剩余，加入稀硫酸继续反应，则H＋完全反应，故②中溶液中的主要离子有Cu2＋和N，B正确；酸性溶液中N可氧化Cu，铜片继续溶解，是稀硫酸提供的H＋增强了溶液的氧化性，C错误；①和③中发生的反应都为3Cu＋8H＋＋2N2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O，D正确。
3.（1）5.824　5.376　（2）1.52 mol　（3）
解析：（1）n（Cu）＝＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。根据气体在标准状况下的总体积为11.2 L有x＋y＝0.5 mol；根据得失电子守恒有3x＋y＝（0.51×2）mol，解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol，V（NO）＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L，V（NO2）＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L。（2）参加反应的HNO3分两部分：一部分显酸性，生成Cu（NO3）2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。（3）HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以N的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，溶液中只有NaNO3，其物质的量为aV×10－3 mol，即以N形式留在溶液中的HNO3的物质的量为aV×10－3 mol，故c（HNO3）＝ mol·L－1。
4.（1）Fe＋N＋4H＋Fe3＋＋NO↑＋2H2O　（2）Fe2＋
（3）0.1　0.2　（4）3.36
解析：（3）在Oa段N完全转化为NO，由离子方程式可得，n（NO）＝n（Fe3＋）＝0.1 mol，即x＝0.1；c点溶质为FeSO4，溶液中Fe2＋为0.2 mol，即n（FeSO4）＝0.2 mol，根据硫酸根离子守恒得，n（H2SO4）＝n（FeSO4）＝0.2 mol，即y＝0.2。
（4）Fe＋N＋4H＋Fe3＋＋NO↑＋2H2O
0.1 mol 0.1 mol
Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑
0.1 mol 0.05 mol
所以V＝（0.1 mol＋0.05 mol）×22.4 L·mol－1＝3.36 L。
考点二
必备知识夯实
（一）2.（3）①3NO2＋H2O2HNO3＋NO　②2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2O　③6NO＋4NH35N2＋6H2O　④NO2＋NO＋2NaOH2NaNO2＋H2O　⑤6NO2＋8NH37N2＋12H2O
（二）2.②4NH3＋5O24NO＋6H2O　④3NO2＋H2O2HNO3＋NO
关键能力突破
1.A　由题图可知，E、G、Q、R、T均为含氮化合物，故E为NH3、G为N2、Q为NO、R为NO2、T为HNO3。由以上分析可知，E、G、Q、R、T所含同种元素化合价依次升高，A符合题意；E为NH3，NH3是非电解质，B不符合题意；E为NH3，NH3极易溶于水，不能通过排水法收集，C不符合题意；铜和浓硝酸反应的还原产物是二氧化氮，铜和稀硝酸反应的还原产物是一氧化氮，D不符合题意。
2.D　甲是NH3，会与浓硫酸发生反应，不能用浓硫酸干燥，A错误；乙是化合态的氮，由NO转化为NO2不是氮的固定，B错误；丙和丁中N元素均为＋5价，不是氧化还原反应，C错误；常温下铁遇浓硝酸钝化，可用铁制容器盛装浓硝酸，D正确。
3.A　据图知，生物硝化法处理废水发生反应：N＋2O2N＋2H＋＋H2O，导致水体酸性增强，A错误；长期过量施用NH4Cl会导致水体富营养化，B正确；检验N所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸，C正确；生物硝化法处理废水使水体呈酸性，可以加入石灰石与H＋反应来调节水体的pH，D正确。
4.D　反硝化过程中氮元素化合价降低，作氧化剂被还原，A正确；N中N元素为＋3价，N中N元素为－3价，二者反应产物为N2，根据转移电子守恒可知，反应过程中二者的理论物质的量之比为1∶1，B正确；氮的固定是指N2转化为含氮化合物，氮气转化为铵根离子，氮元素化合价降低，作氧化剂被还原，C正确；由转化图可知，Fe2＋与水体中的N反应，可以除去水体中的硝态氮，D错误。
5.（1）N2＋3H22NH3　（2）易液化　N2、H2
（3）4NH3＋5O24NO＋6H2O　（4）6NO2＋8NH37N2＋12H2O
解析：（1）合成塔中发生的反应是氮气和氢气的化合反应，反应的化学方程式是N2＋3H22NH3。
（2）氨分离器中压强约为15 MPa，温度约为－20 ℃，分离氨应用了氨易液化的性质。由于是可逆反应，因此为了提高原料的利用率，从氨分离器中又回到合成塔中的物质是氮气和氢气。（3）氧化炉中发生的反应是氨气的催化氧化，则反应的化学方程式是4NH3＋5O24NO＋6H2O。（4）尾气中的少量NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无污染的气体，因此生成的气体是氮气，则NO2和NH3反应的化学方程式为6NO2＋8NH37N2＋12H2O。
素养提升5　营造碧水蓝天——
环境保护与绿色化学
核心精练突破
1.C　CO2是造成温室效应的气体，不是形成酸雨的气体，C错误。
2.D　雾霾是许多细小液体和固体微粒分散到空气中形成的一种气溶胶，可以使空气浑浊，A正确；有毒的CO和NO在催化剂作用下，可以反应生成N2和CO2，B正确；在煤中添加适量的生石灰，可以与SO2反应，减少燃烧过程中含硫化合物的排放，从而减少污染，C正确；酸雨指的是pH小于5.6的雨水，D错误。
3.A　由乙烯制备聚乙烯，原子利用率为100％，A项正确；其他三个反应，均有副产物生成，原子利用率小于100％。
4.D　由反应2NO2＋2NaOHNaNO2＋NaNO3＋H2O知，生成的盐不止一种，说明NO2不是酸性氧化物，A错误；NO与空气中的O2反应生成NO2，在大气中不能稳定存在，B错误；未指明气体所处状况（温度和压强），无法计算转移电子数，C错误；Cu与稀硝酸反应生成NO，NO和O2反应生成NO2，均能通过一步反应完成，D正确。
【真题·体验品悟】
1.（1）√　（2）×　（3）√　（4）×　（5）×
2.（1）√　（2）×　（3）√　（4）×
3.C　金属铜与稀硝酸不会发生钝化，开始反应速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，A项错误；由于装置内有空气，铜和稀硝酸反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，产生的NO2浓度逐渐增加，气体颜色逐渐变深，B项错误；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＋H2O2HNO3＋NO，气体颜色变浅，C项正确；由于该装置为密闭体系，生成的NO无法排出，逐渐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项错误。
4.B　Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO，NO与氧气发生反应：2NO＋O22NO2，A正确；氮气与氧气在放电或高温条件下生成NO，但NO无法与水发生化学反应，B错误；汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体，故该反应方程式为2NO＋2CON2＋2CO2，C正确；实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3，化学方程式为2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，D正确。
5.（1）难挥发性　（2）4NH3＋5O24NO＋6H2O
（3）N2中存在氮氮三键，键能大，断键时需要较大的能量
解析：（1）浓硫酸难挥发，产物HNO3为气体，有利于复分解反应进行，体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。（2）第Ⅰ步反应为氨气的催化氧化，化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。（3）N2中存在氮氮三键，键能大，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程。
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第21讲　硝酸　含氮物质的转化
高中总复习·化学
课标要求
1. 结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解硝酸的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。
2. 了解通过化学反应可以探索物质性质，实现氮及其化合物的转化，认识物质及其转化在促进物质文明进步、自然资源综合利用中的重要价值。
考点·全面突破
01
素养提升 5
02
真题·体验品悟
03
课时·跟踪检测
04
考点·全面突破
锁定要点，聚焦应用
考点一　硝酸
1. 物理性质
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2. 化学性质
（1）不稳定性
浓硝酸见光或受热会分解： 。
4HNO3（浓）　 2H2O＋4NO2↑＋ O2↑
（2）强氧化性
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
①与金属反应
a.稀硝酸与铜反应的化学方程式：
；
b.浓硝酸与铜反应的化学方程式：
。
②与非金属反应

3Cu＋8HNO3（稀） 3Cu（NO3）
2＋2NO↑＋4H2O　
Cu＋4HNO3（浓） Cu（NO3）2
＋2NO2↑＋2H2O　
C＋4HNO3（浓） CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　
③与还原性物质反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：
。
3Fe2＋＋4H＋＋N 3Fe3＋
＋NO↑＋2H2O　
④与有机物反应
a.硝化反应（与 反应）：
。
b.显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变 色。
【提醒】 浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1∶3）叫做王水，它的氧化
能力更强，能使一些不溶于硝酸的金属，如金（生成HAuCl4）、铂（生成
H2PtCl6）等溶解。
＋HNO3　 ＋
H2O　
黄　
　正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）过量的铜与浓硝酸反应产物中一定没有NO。 （　×　）
（2）常温下，可用铝制（或铁制）容器盛放浓硝酸，原因是二者不反
应。 （　×　）
（3）铜、木炭分别与浓硝酸反应，都体现了硝酸的强氧化性和酸性。
（　×　）
（4）在酸性条件下，N 与Fe2＋、I－等离子均不能大量共存。
（　√　）
×
×
×
√
（6）用稀硝酸洗涤试管内壁的银镜的离子方程式为2Ag＋2H＋＋N
2Ag＋＋NO↑＋H2O。 （　×　）
×
（5）浓硝酸和氯水均可用棕色试剂瓶保存，其原理相同。 （　√　）
√
一 硝酸的性质与实验探究
1. 硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列
实验事实与硝酸的性质不相对应的是（　　）
A. 浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B. 不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C. 要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D. 能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性
解析： 　向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，可能利用
的是硝酸的酸性，也可能是强氧化性。
√
2. 关于下列实验的说法不正确的是（　　）
A. ①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生
D. ①和③中铜片溶解时反应的离子方程式相同
√
解析： 　Cu与稀硝酸反应生成Cu（NO3）2、NO和H2O，试管口NO与O2
反应生成NO2，则试管口出现红棕色，溶液呈蓝色，A正确；3Cu＋8H＋＋
2N 2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O，铜有剩余，加入稀硫酸继续反应，则H
＋完全反应，故②中溶液中的主要离子有Cu2＋和N ，B正确；酸性溶液
中N 可氧化Cu，铜片继续溶解，是稀硫酸提供的H＋增强了溶液的氧化
性，C错误；①和③中发生的反应都为3Cu＋8H＋＋2N 2NO↑＋
3Cu2＋＋4H2O，D正确。
硝酸与金属反应的还原产物
（1）浓硝酸：不论金属活泼与否，产物主要是NO2；
（2）稀硝酸：与不活泼金属（如Cu）反应，产物主要是NO；
（3）稀硝酸：与活泼金属（如Zn、Mg）反应，产物可生成N2O或
N ；
（4）极稀硝酸与极活泼金属反应，会有H2放出。
二 金属与硝酸反应的计算
3. 将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，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。
解析： n（Cu）＝ ＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的
量为x，NO2的物质的量为y。根据气体在标准状况下的总体积为11.2 L有
x＋y＝0.5 mol；根据得失电子守恒有3x＋y＝（0.51×2）mol，解得x＝
0.26 mol，y＝0.24 mol，V（NO）＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824
L，V（NO2）＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L。
5.824　
5.376　
（2）参加反应的HNO3的物质的量是 。
解析： 参加反应的HNO3分两部分：一部分显酸性，生成Cu（NO3）
2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51
mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。
1.52 mol

解析： HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以N 的形式留在溶
液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至恰好使溶
液中Cu2＋全部转化为沉淀，溶液中只有NaNO3，其物质的量为aV×10－3
mol，即以N 形式留在溶液中的HNO3的物质的量为aV×10－3 mol，故c
（HNO3）＝ mol·L－1。
　
4. 向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉，其氧化产
物与所加铁粉的物质的量关系如图所示：
回答下列问题：
（1）Oa段发生反应的离子方程式为
。
（2）dc段表示的是 （填“Fe2＋”或“Fe3＋”）物质的量变化。
Fe＋N ＋4H＋ Fe3＋＋NO↑＋
2H2O
Fe2＋　
（3）x＝ ，y＝ 。
解析： 在Oa段N 完全转化为NO，由离子方程式可得，n（NO）
＝n（Fe3＋）＝0.1 mol，即x＝0.1；c点溶质为FeSO4，溶液中Fe2＋为0.2
mol，即n（FeSO4）＝0.2 mol，根据硫酸根离子守恒得，n（H2SO4）＝n
（FeSO4）＝0.2 mol，即y＝0.2。
0.1　
0.2　
解析： Fe＋N ＋4H＋ Fe3＋＋NO↑＋2H2O
0.1 mol 0.1 mol
Fe＋2H＋ Fe2＋＋H2↑
0.1 mol 0.05 mol
所以V＝（0.1 mol＋0.05 mol）×22.4 L·mol－1＝3.36 L。
（4）反应至c点，可收集到标准状况下的气体为 L。
3.36　
金属与硝酸反应计算的思维模型
考点二　含氮物质之间的转化　硝酸的工业制备
（一）含氮元素物质之间的转化关系
1. 氮元素的“价—类”二维图
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，其“价—类”二维图如图：
（1）歧化反应：同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降
低。
（2）归中反应：不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠
拢。
2. 含氮元素物质之间的转化关系
①歧化（如NO2与H2O）： ；
②歧化（如NO2与NaOH）：
；
③归中（如NO与NH3）： ；
④归中（如NO2、NO与NaOH）： ；
⑤归中（如NO2与NH3）： 。
3NO2＋H2O 2HNO3＋NO　
2NO2＋2NaOH NaNO3＋NaNO2＋
H2O　
6NO＋4NH3　 5N2＋6H2O　
NO2＋NO＋2NaOH 2NaNO2＋ H2O
6NO2＋8NH3　 7N2＋12H2O　
（3）歧化反应与归中反应实例
写出有关反应的化学方程式：
（二）硝酸的工业制备
1. 原料
氨、空气和水。
2. 流程
N2 NH3 NO NO2 HNO3
写出相关化学方程式：
①N2＋3H2 2NH3；
② ；
③2NO＋O2 2NO2；

4NH3＋5O2　 4NO＋6H2O　
3NO2＋H2O 2HNO3＋NO　
3. 尾气吸收
2NO2＋2NaOH NaNO3＋NaNO2＋H2O；
NO＋NO2＋2NaOH 2NaNO2＋H2O。
一 氮及其化合物的转化及应用
1. （2025·八省联考晋陕青宁卷）下列物质在一定条件下的转化关系如图
所示。E、G、Q、R均为气体，其中R为红棕色。下列说法正确的是（　　）
A. E、G、Q、R、T所含同种元素化合价依次升高
B. E的水溶液能导电，所以E是电解质
C. Q和E可用排水法收集
D. 铜与不同浓度的T溶液反应均可生成Q
√
解析： 　由题图可知，E、G、Q、R、T均为含氮化合物，故E为NH3、G
为N2、Q为NO、R为NO2、T为HNO3。由以上分析可知，E、G、Q、R、T
所含同种元素化合价依次升高，A符合题意；E为NH3，NH3是非电解质，
B不符合题意；E为NH3，NH3极易溶于水，不能通过排水法收集，C不符
合题意；铜和浓硝酸反应的还原产物是二氧化氮，铜和稀硝酸反应的还原
产物是一氧化氮，D不符合题意。
2. 如图是氮元素的“价—类”二维图。下列有关说法正确的是（　　）
A. 甲可以用浓硫酸干燥
B. 乙合成NO2的过程属于氮的固定
C. 丙转化为丁的反应是氧化还原反应
D. 常温下可用铁制容器盛装丁的浓溶液
√
解析： 　甲是NH3，会与浓硫酸发生反应，不能用浓硫酸干燥，A错误；
乙是化合态的氮，由NO转化为NO2不是氮的固定，B错误；丙和丁中N元
素均为＋5价，不是氧化还原反应，C错误；常温下铁遇浓硝酸钝化，可用
铁制容器盛装浓硝酸，D正确。
含氮物质的连续氧化
（1）NH3 NO NO2 HNO3。
（2）N2 NO NO2 HNO3。
3. （2024·吉安模拟）工业上常采用生物硝化法将N 转化为 来处
理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是（　　）
A. 生物硝化法处理废水，会导致水体碱性增强
B. 长期过量施用NH4Cl等铵态化肥，易导致水体富营养化
D. 微生物保持活性的pH范围为7～9，可以加入石灰石来调节水体的pH
√
解析： 　据图知，生物硝化法处理废水发生反应：N ＋2O2 N
＋2H＋＋H2O，导致水体酸性增强，A错误；长期过量施用NH4Cl会导致水
体富营养化，B正确；检验N 所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的红色
石蕊试纸，C正确；生物硝化法处理废水使水体呈酸性，可以加入石灰石
与H＋反应来调节水体的pH，D正确。
4. 自然界中氮循环过程如图所示，下列说法错误的是（　　）
A. 反硝化过程中，含氮物质被还原
D. 土壤中Fe2＋有利于除去水体中的铵态氮
√
解析： 　反硝化过程中氮元素化合价降低，作氧化剂被还原，A正确；
N 中N元素为＋3价，N 中N元素为－3价，二者反应产物为N2，根
据转移电子守恒可知，反应过程中二者的理论物质的量之比为1∶1，B正
确；氮的固定是指N2转化为含氮化合物，氮气转化为铵根离子，氮元素化
合价降低，作氧化剂被还原，C正确；由转化图可知，Fe2＋与水体中的
N 反应，可以除去水体中的硝态氮，D错误。
二 硝酸的工业制备
5. NH3和HNO3是重要的工业产品，如图是合成氨和氨氧化制硝酸的工艺
流程。
（1）合成塔中发生反应的化学方程式是 。
解析： 合成塔中发生的反应是氮气和氢气的化合反应，反应的化学
方程式是N2＋3H2 2NH3。
N2＋3H2　 2NH3
（2）氨分离器中压强约为15 MPa，温度约为－20 ℃，分离氨应用了
氨 的性质，从氨分离器中又回到合成塔中的物质是
。
解析： 氨分离器中压强约为15 MPa，温度约为－20 ℃，分离氨应用
了氨易液化的性质。由于是可逆反应，因此为了提高原料的利用率，从氨
分离器中又回到合成塔中的物质是氮气和氢气。
易液化　
N2、
H2　
（3）氧化炉中发生反应的化学方程式是
。
4NH3＋5O2　 4NO＋
6H2O
解析： 氧化炉中发生的反应是氨气的催化氧化，则反应的化学方程
式是4NH3＋5O2 4NO＋6H2O。
（4）尾气中的少量NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下生成无
污染的气体，写出NO2和NH3反应的化学方程式
。
解析： 尾气中的少量NO、NO2可以用NH3来处理，在催化剂作用下
生成无污染的气体，因此生成的气体是氮气，则NO2和NH3反应的化学方
程式为6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O。
6NO2＋
8NH3　 7N2＋12H2O
素养提升 5
营造碧水蓝天——环境保护与绿色化学
　
1. 常见环境污染
（1）常见环境污染及其成因
环境污染 成因
酸雨 pH＜5.6，主要是SO2和NOx造成的。
硫酸型：SO2 SO3 H2SO4或
SO2 H2SO3 H2SO4
硝酸型：NO2 HNO3
环境污染 成因
光化学烟雾 主要是NOx和碳氢化合物造成的
臭氧层空洞 主要是氟氯代烃、氮氧化物等的排放引起的
温室效应 主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的
白色污染 聚乙烯等难降解塑料的大量使用
水华、赤潮 含大量氮、磷的生活污水及工农业废污水的任意排放造
成水体富营养化
环境污染 成因
PM2.5 大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤等）
雾霾 雾和霾的统称。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物
（PM）这三项是雾霾主要污染物，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物是加重雾霾天气污染的罪魁祸首
居室污染 甲醛、苯、甲苯、氡对空气的污染。来源于建筑、装修材料等
（2）环境保护的措施
①对工业携带废气颗粒物进行回收利用。
②工业、生活污水经处理达标后再排放，限制使用含N、P的洗涤剂。
③减少或限制塑料使用并回收废弃塑料，研制可降解塑料。
2. 绿色化学
（1）核心思想：就是改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原
理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实
现从源头减少或消除环境污染。
（2）绿色化学示意图
（3）最理想的“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的
最终产物，即原子利用率为100％。
（4）开发和利用自然资源，必须遵循减量化、再利用和再循环的原则。
3. 碳达峰与碳中和
（1）碳达峰是指在某一个时点，二氧化碳的排放不再增长达到峰值，之
后逐步回落；我国提出争取在2030年前实现碳达峰。
（2）碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧
化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”；我国提出争取在2060年前实现碳
中和。
命题角度一 环境污染与保护
1. （2024·盐城模拟）化学与生活密切相关。下列说法错误的是（　　）
A. PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物
B. 绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染
C. SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体
D. 空气质量指数越小，说明空气质量越好
解析： 　CO2是造成温室效应的气体，不是形成酸雨的气体，C错误。
√
2. （2024·沈阳模拟）有关如图环
境问题的说法中错误的是（　　）
A. 雾霾是许多细小液体和固体微
粒分散到空气中形成的一种气溶胶
B. 汽车的排气管上装有“催化转化
器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2
C. 在煤中添加适量的生石灰可减少燃烧过程中含硫化合物的排放，从而减少污染
D. 煤、石油等化石燃料燃烧过程中排放的废气是形成酸雨的主要原因，酸雨指的是pH小于7的雨水
√
解析： 　雾霾是许多细小液体和固体微粒分散到空气中形成的一种气溶
胶，可以使空气浑浊，A正确；有毒的CO和NO在催化剂作用下，可以反
应生成N2和CO2，B正确；在煤中添加适量的生石灰，可以与SO2反应，减
少燃烧过程中含硫化合物的排放，从而减少污染，C正确；酸雨指的是pH
小于5.6的雨水，D错误。
命题角度二 绿色化学与污染物的处理
3. “绿色化学”是当今社会人们提出的一个新概念。在“绿色化学”工艺
中，理想状态是反应物中的原子全部转化为期望的产物，即原子利用率为
100％。下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是（　　）
A. 由乙烯制备聚乙烯 B. 甲烷与氯气反应制备一氯甲烷
C. 以铜和浓硝酸为原料制备硝酸铜 D. 用SiO2制备高纯硅
√
解析： 　由乙烯制备聚乙烯，原子利用率为100％，A项正确；其他三个
反应，均有副产物生成，原子利用率小于100％。
4. （2024·泉州模拟）SCR技术（选择性催化还原技术）是一种以NH3
作为还原剂，将烟气中NOx分解成无害的N2和H2O的干法脱硝技术，反
应原理为
①6NO＋4NH3 5N2＋6H2O；
②6NO2＋8NH3 7N2＋12H2O；
③NO＋NO2＋2NH3 2N2＋3H2O。
下列说法正确的是（　　）
A. NO2为酸性氧化物
B. NO、NO2为大气污染气体，在大气中可稳定存在
C. 反应③中每生成22.4 L N2，转移电子数为1.5NA
D. HNO3→NO→NO2，以上各步变化均能通过一步反应完成
√
解析： 　由反应2NO2＋2NaOH NaNO2＋NaNO3＋H2O知，生成的盐
不止一种，说明NO2不是酸性氧化物，A错误；NO与空气中的O2反应生成
NO2，在大气中不能稳定存在，B错误；未指明气体所处状况（温度和压
强），无法计算转移电子数，C错误；Cu与稀硝酸反应生成NO，NO和O2
反应生成NO2，均能通过一步反应完成，D正确。
真题·体验品悟
感悟高考，明确方向
1. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2024·浙江6月选考）HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中。
（　√　）
（2）（2024·广东高考）由氨制硝酸：NH3→NO→NO2→HNO3过程中，体
现了NH3和NO2 均具有氧化性。 （　×　）
（3）（2024·河北高考）硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和
通风。 （　√　）
（4）（2024·湖北高考）王水溶解铂是由于浓盐酸增强了浓硝酸的氧化
性。 （　×　）
√
×
√
×
（5）（2024·全国新课标卷）试管壁上的银镜用稀硝酸清洗：Ag＋2H＋＋
N Ag＋＋NO2↑＋H2O。 （　×　）
×
2. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）（2023·北京高考）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。 （　√　）
（2）（2023·浙江6月选考）铜与稀硝酸反应：Cu＋4H＋＋2N Cu2＋
＋2NO2↑＋2H2O。 （　×　）
（3）（2022·山东高考）浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。 （　√　）
（4）（2022·浙江6月选考）浓硝酸与铁在常温下不反应，所以可以用铁质
容器贮运浓硝酸。 （　×　）
√
×
√
×
3. （2024·湖南高考7题）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，表明铜和稀硝酸反应生成了NO2
D. 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，开始反应速率较慢，可能的原
因是铜表面有氧化铜，A项错误；由于装置内有空气，铜和稀硝酸反应生
成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，产生的NO2浓度逐渐增加，气体
颜色逐渐变深，B项错误；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，气体颜色变浅，C项正确；由于该装置为密闭体系，生成的
NO无法排出，逐渐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项错误。
4. （2023·江苏高考8题）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. 实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：
HNO3（稀） NO NO2
B. 工业制硝酸过程中的物质转化：N2 NO HNO3
C. 汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO＋2CO N2＋2CO2
√
解析： 　Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO，NO与氧气发生反应：2NO
＋O2 2NO2，A正确；氮气与氧气在放电或高温条件下生成NO，但NO
无法与水发生化学反应，B错误；汽车尾气催化转化器主要将污染气体
NO、CO转化为无污染的气体，故该反应方程式为2NO＋2CO N2＋
2CO2，C正确；实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3，化学方程式为
2NH4Cl＋Ca（OH）2 CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，D正确。
5. （2024·北京高考16题节选）HNO3是一种重要的工业原料。可采用不同
的氮源制备HNO3。
（1）方法一：早期以硝石（含NaNO3）为氮源制备HNO3，反应的化学方
程式为H2SO4（浓）＋NaNO3 NaHSO4＋HNO3↑。该反应利用了浓硫酸
的性质是酸性和 。
解析： 浓硫酸难挥发，产物HNO3为气体，有利于复分解反应进行，
体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。
难挥发性　
（2）方法二：以NH3为氮源催化氧化制备HNO3，反应原理分三步进行。
NH3 NO NO2 HNO3
第Ⅰ步反应的化学方程式为 。
解析： 第Ⅰ步反应为氨气的催化氧化，化学方程式为4NH3＋
5O2 4NO＋6H2O。
4NH3＋5O2　 4NO＋6H2O
（3）人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因
。
解析： N2中存在氮氮三键，键能大，断键时需要较大的能量，故人
工固氮是高能耗的过程。
N2中存在
氮氮三键，键能大，断键时需要较大的能量
课时·跟踪检测
培优集训，提升素养
一、选择题（本题包括9小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. （2024·宜昌模拟）由N2制备HNO3的工艺流程如图所示（反应条件及部
分反应物已略去），下列说法正确的是（　　）
N2 NH3 NO NO2 HNO3
A. ①中N2发生氧化反应
B. ②需要加入还原剂才能实现
D. 常温下，Al在稀硝酸中钝化
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√
解析： 　由转化关系可知，①中氮元素化合价降低被还原，发生还原反
应，A错误；②中氮元素化合价升高被氧化，需要加入氧化剂才能实现，B
错误；④中发生的反应为3NO2＋H2O 2HNO3＋NO，则46 g NO2与足
量水反应，转移电子n（e－）＝ × ＝ mol，C正确；常温下，
Al在浓硝酸中发生钝化，D错误。
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2. （2024·铁岭六校期末）将铜丝伸入盛有浓硝酸的具支试管中（如图所示，夹持装置已略去）进行实验，下列说法错误的是（　　）
A. 反应进行一段时间后，具支试管中的气体可能为NO2和NO
B. 铜丝绕成螺旋状的目的是增大反应物接触面积
C. 反应进行一段时间后，烧杯中的溶质可能含NaNO3和NaNO2
D. 该实验中浓硝酸主要体现强氧化性和脱水性
√
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解析： 　浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，随着反应进行，浓硝酸变为稀
硝酸，生成一氧化氮，A正确；铜丝绕成螺旋状，和硝酸接触更加充分，
反应更加充分，B正确；反应开始时，为浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，
二氧化氮和氢氧化钠反应生成NaNO3和NaNO2，C正确；该实验中浓硝酸
主要体现强氧化性和酸性，不体现脱水性，D错误。
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3. （2024·阳泉模拟）下列有关氮及其化合物之间的转化路径，说法不正
确的是（　　）
A. 工业固氮的常用方法是由N2和H2合成NH3
B. 由氮气转化为含氮化合物的反应中，必须提供氧化剂
C. 可利用Cu与硝酸的反应，将N元素转化为NO或NO2
D. 实验室可利用CaO固体与浓氨水制备NH3
解析： 　N2和H2合成NH3，属于工业固氮，A正确；氮气生成氨气的过程
中需要还原剂，B错误；铜与稀硝酸反应生成NO，铜与浓硝酸反应生成
NO2，C正确；实验室可利用CaO固体与浓氨水制备NH3，D正确。
√
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4. （2024·丹东模拟）硝酸是一种无色液体，常用来制造火药、氮肥、染
料。下列关于硝酸的认识正确的是（　　）
A. 等质量的铜分别与足量的浓硝酸和稀硝酸反应，转移电子数不同
B. 久置的浓硝酸呈黄色，体现了浓硝酸的不稳定性
C. 检验久置于空气中的亚硫酸钠溶液是否变质，可以先加硝酸溶液，再加
氯化钡溶液
D. 工业制硝酸的原理：空气 NO 硝酸→尾气处理
√
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解析： 　等质量的铜分别与足量的浓硝酸和稀硝酸反应，铜被氧化为硝
酸铜，转移电子数相同，A错误；Na2SO3能被硝酸氧化为Na2SO4，检验久
置于空气中的Na2SO3溶液是否变质，应该先加盐酸，再加BaCl2溶液，若
生成白色沉淀，则证明亚硫酸钠已变质，C错误；工业制硝酸的原理：氨
气 NO NO2 硝酸→尾气处理，D错误。
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5. （2024·资阳中学月考）结合氮及其化合物“价—类”二维图及氧化还
原反应的规律，下列分析或预测正确的是（　　）
A. N2O3、NO2、N2O5均能与水反应生成酸，三者均为酸性氧化物
B. HNO3、HNO2、NaNO3、NH3的水溶液均可以导电，四者均属于电解质
C. 联氨（N2H4）可能被亚硝酸（HNO2）氧化成叠氮酸（HN3）
D. 硝酸具有较强的氧化性，可用稀硝酸溶解Au、Pt
√
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解析： 　N2O3、N2O5为酸性氧化物，NO2溶于水生成硝酸和一氧化氮，
NO2不是酸性氧化物，A错误；NH3溶于水后生成的一水合氨电离出阴、阳
离子而导电，一水合氨为电解质，氨气为非电解质，B错误；联氨
（N2H4）中氮元素为－2价，从元素价态规律分析，可能被含有＋3价氮元
素的亚硝酸（HNO2）氧化成叠氮酸（HN3），C正确；硝酸具有较强的氧
化性，但Au、Pt需要硝酸与浓盐酸配成的王水才可以溶解，D错误。
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6. 硝酸具有强氧化性，能氧化除金、铂以外的所有金属。浓硝酸和浓盐酸
按一定比例配成的王水甚至能溶解金生成配合物H[AuCl4]，同时有无色气
体产生。下列说法正确的是（　　）
A. 浓硝酸与Cu的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1
B. 浓硝酸中加入浓盐酸，增强了浓硝酸的氧化性，使王水可以溶解金、铂
C. 王水与金反应时，参加反应的HNO3与HCl的物质的量之比为1∶3
D. 往浓硝酸中加一定量NaCl或往浓盐酸中加一定量KNO3也能起到类似王
水的作用
√
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解析： 　浓硝酸与Cu的反应中，硝酸是氧化剂，N元素从＋5价被还原为
＋4价，Cu是还原剂，Cu元素从0价被氧化到＋2价，因此n（HNO3）∶n
（Cu）＝2∶1，A错误；王水溶解金、铂，是因为浓盐酸提供的Cl－能与
被硝酸氧化产生的高价态的铂离子形成配合物，从而促进金、铂的溶解，
浓硝酸的氧化性没有增强，B错误；王水与金发生反应Au＋HNO3＋
4HCl H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O，参加反应的HNO3与HCl的物质的量之
比为1∶4，C错误；往浓硝酸中加入一定量的NaCl或往浓盐酸中加入一定
量的KNO3，也能通过化学反应增强溶液溶解金、铂的能力，起到类似王
水的作用，D正确。
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7. （2024·青岛调研）亚硝酸不稳定，易分解为NO2和NO，其酸性弱于
H2SO3，氧化性强于Fe3＋，遇Cl2等强氧化剂表现还原性。下列说法正确的
是（　　）
A. 可将SO2通入NaNO2溶液制备HNO2
B. 向久置分解的亚硝酸中通入空气可使其复原
C. 将NaNO2固体加到酸性KMnO4溶液中可观察到溶液紫色变浅
√
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解析： 　SO2具有强还原性，容易被亚硝酸氧化，因此不能将SO2通入
NaNO2溶液中制备HNO2，A项错误；亚硝酸久置分解生成NO2和NO，生成
的气体逸出溶液，再通入空气不能复原，B项错误；酸性KMnO4 溶液具有
强氧化性，能氧化NaNO2，从而使酸性高锰酸钾溶液颜色变浅，C项正
确；HNO2氧化性强于Fe3＋，铁屑加到亚硝酸溶液中反应生成Fe3＋和NO气
体，D项错误。
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8. 某小组探究NH3的催化氧化，实验装置如图所示。③中气体颜色无明显
变化，④中收集到红棕色气体，一段时间后，④中产生白烟。
下列分析不正确的是（　　）
A. 若②中只有NH4Cl，不能制备NH3
B. ③④中现象说明③中的反应是4NH3＋5O2 4NO＋6H2O
C. ④中白烟的主要成分是NH4Cl
D. 一段时间后，⑤中溶液可能变蓝
√
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解析： 　只加热氯化铵，氯化铵分解为氨气和氯化氢，但氨气和氯化氢
相遇又生成氯化铵，A不符合题意；③中气体颜色无明显变化，说明此时
并未产生NO2，④中收集到红棕色气体，说明NO在④中转变为NO2，B不
符合题意；④中产生的白烟的主要成分是硝酸铵，C符合题意；稀硫酸与
铜不反应，NO2通入到⑤中，使铜被氧化为Cu2＋，因此溶液变为蓝色，D
不符合题意。
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9. （2024·北京四中学开学考）某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2（同
时生成FeO），下列说法不正确的是（　　）
已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。
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A. 装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d
C. 装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2
D. 装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入E中干扰反应
√
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解析： 　利用铜与稀硝酸反应生成NO，制得的NO中会混有硝酸蒸气和
产生的NO2，故先通过装置D除去挥发出的HNO3等气体，再通过F干燥，
得到纯净干燥的NO，然后进入E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由
于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，先通过B氧化
NO，再通过C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g（或
g→h）→b→c→d，A正确；装置E中NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成
FeO，反应的化学方程式为2NO＋2Fe 2FeO＋N2，B正确；装置D盛放
的是水，其作用是除去挥发出的HNO3等气体，C正确；装置B盛放的是浓
硝酸，可以将NO氧化为NO2，便于NaOH溶液充分吸收，D错误。
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二、非选择题（本题包括1小题）
10. （2024·泰安模拟）图示分析是学习化学重要手段之一，学习过程中常
遇到各类“数形结合”问题。结合所给图示回答相关问题：
（1）如图是氮元素的“价—类”二维图的部分信息。
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②图中关于NO2转化为HNO3的反应过程，下列说法不正确的是 （填
字母）。
a.氮元素的化合价不发生变化
b.该转化过程中，NO2一定既是氧化剂，又是还原剂
c.若用NO2与H2O反应制取HNO3，可生成另一种产物NO
ab　
①X的电子式为 ；Y的化学式为 。
H︰ ︰H　
N2O5　
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③如图为氨气水溶性的探究：
利用如图所示的装置进行实验，欲观察的现象是
；
合理的验证操作为
。
烧瓶内形成红色喷泉，
最终水充满烧瓶
挤压胶头滴管，使少量的水进入烧瓶，打开止水
夹
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④N2和H2在固氮酶的作用下转化为氨气，最后生成被植物吸收的N ，
其中固氮酶的作用是 。
解析： ②NO2转化为HNO3，氮元素的化合价升高，a错误；该转化过
程中，若NO2与水反应，N元素化合价既升高又降低，NO2既是氧化剂又是
还原剂，NO2还可以被氧化剂氧化，如4NO2＋O2＋2H2O 4HNO3，NO2
是还原剂，b错误；NO2与H2O反应生成HNO3和NO，c正确。③氨气极易溶
于水，利用如图所示的装置进行实验，欲观察的现象是烧瓶内形成红色喷
泉，最终水充满烧瓶；引发喷泉的验证操作为挤压胶头滴管，少量的水进
入烧瓶，打开止水夹，烧瓶内形成喷泉。④N2和H2在固氮酶的作用下转化
为氨气，固氮酶的作用是催化剂。
催化剂　
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（2）氨是重要的化工原料。某工厂用氨制硝酸和铵盐的流程如图所示：
设备1、3中发生反应的化学方程式分别是
、 ；设备2中通入的物质A是
。
4NH3＋5O2　 4NO＋
6H2O
HNO3＋NH3 NH4NO3
空气
或O2　
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解析： 设备1中NH3和O2发生催化氧化反应，化学方程式为4NH3＋
5O2 4NO＋6H2O；设备3中HNO3与NH3反应，化学方程式为HNO3
＋NH3 NH4NO3；设备2中发生的反应为4NO＋3O2＋2H2O
4HNO3，所以通入的物质A是O2或空气。
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