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(共85张PPT)
第18讲　氮及其氧化物　硝酸
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，认识其在生产中的应用和对生态环境的影 响。
2.结合实例认识氮及其氧化物、硝酸性质的多样性，了解通过化学 反应可以探索物质性质。
考点·全面突破
考点一　氮及其氧化物　　
一、从氮的原子结构角度认识N2的性质
1. 氮的原子结构
N2的电子式为 ，结构式为 ，键能很大，因 此N2性质非常稳定。
∶N N∶　
N≡N　
2. 氮的固定
（1）物理性质
无色无味的气体，密度比空气略小， 溶于水。
（2）化学性质
难　
3. 氮气的性质
① ；
② ；
③ 。
3Mg＋N2　 Mg3N2　
N2＋3H2　 2NH3　
N2＋O2　 2NO　
写出上述标号反应的化学方程式：
二、从价态的角度理解氮的氧化物
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，分别是N2O、NO、N2O3、NO2（或N2O4）、N2O5。
物质 NO NO2
色、味、态 色无味的气体 色有刺激性气味的气体
溶解性 溶于水 易溶于水
毒性 有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一
与水反应 不反应
与氧气反应 不反应
无　
红棕　
难　
2. NO和NO2性质的比较
3. NOx对环境的污染与防治
（1）常见氮氧化物的污染类型
（2）常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n（NO2） ≥n（NO），一般适用于工业尾气中NOx的处理。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体（N2）或 NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体（N2和CO2，一般适用 于汽车尾气中NOx的处理）。
NO2与CO催化转化的化学方程式： 。
6NO2＋
8NH3　 7N2＋12H2O　
4CO＋2NO2　 4CO2＋N2
一、氮气
1. 氮是生命活动不可缺少的重要元素。下列叙述错误的是（　　）
A. 氮气和氧气在放电条件下直接生成NO2
B. 氮气既可作氧化剂又可作还原剂
C. 氮气是工业合成氨的原料之一
D. 豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨属于自然固氮
解析：氮气和氧气在放电条件下可生成NO，A错误。
√
二、氮的氧化物
2. 下列关于NO和NO2的说法正确的是（　　）
A. NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物
B. NO2可由N2和O2直接化合得到
C. NO和NO2均能与水反应
D. NO和NO2在一定条件下可以相互转化
√
3. 在汽车尾气净化装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过 程如图所示。
下列说法不正确的是（　　）
A. 该反应为固氮反应之一
B. NO为无色气体，NO2为红棕色气体
C. NO、CO均能与人体中的血红蛋白结合
D. 该催化转化的总反应的化学方程式为2NO＋O2＋4CO 4CO2 ＋N2
√
解析：氮的固定是游离态氮元素转化为化合态氮元素，该反应为含氮化合物转变为氮气，不属于固氮反应，A错误；由图结合得失电子数守恒、元素守恒可知，该催化转化的总反应的化学方程式为2NO＋O2＋4CO 4CO2＋N2，B、C、D正确。
【题后归纳】
（1）食品中充入氮气可用来防腐。
（3）验证某无色气体是NO的方法是向该气体中通入O2（或空 气），无色气体变红棕色。
考点二　硝酸　　
1. 物理性质
纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2. 化学性质
（1）不稳定性
反应：4HNO3 2H2O＋4NO2↑＋O2↑。
（2）强氧化性
硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
①与金属反应
②与非金属反应
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（微粒）。
（3）与有机物反应
①硝化反应（与 反应）：
＋HNO3 ＋H2O；
②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变黄色。
√
×
√
×
√
×
√
一、硝酸的性质
1. 在下列变化中，能表明硝酸具有氧化性的是（　　）
A. 能使石蕊试液变红色
B. 能跟Ag反应生成AgNO3
C. 能和碳酸钙反应
D. 能和Fe2O3反应生成Fe（NO3）3
√
解析：稀硝酸能使石蕊试液变红色，表现硝酸的酸性，A错误； 硝酸能和碳酸钙反应生成硝酸钙、二氧化碳、水，硝酸和Fe2O3反应 生成Fe（NO3）3和水，硝酸中元素化合价不变，只表现硝酸的酸 性，C、D错误。
【题后归纳】
（2）常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”，故常温下浓硝 酸可以用铁桶盛放，“钝化”并不是不反应。
（3）足量的铜与浓硝酸反应时，随着反应的进行，硝酸浓度降 低，过量的铜又会和稀硝酸反应，故反应过程会发生变化。
（4）铁与过量稀硝酸反应的生成物是Fe3＋，而铁过量时则得到 Fe2＋。
二、金属与硝酸反应的定量计算
2. 在100 mL 稀硝酸和稀硫酸组成的混合溶液中，两种酸的物质的量 浓度之和为0.4 mol·L－1。向该溶液中加入足量的铜粉后加热，充分 反应后，所得溶液中Cu2＋的物质的量浓度最大值为 （反应前后溶液体积变化忽略不计）。
0.24 mol·L－1　
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。
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：一部分没有被还原，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　

（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。
57.8　
【题后归纳】
真题·体验品悟
1. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
√
×
√
×
√
×
×
2. （2025·广西高考10题）为探究不同浓度HNO3被Fe还原的产物， 进行如下实验。下列说法错误的是（　　）
装置 实 验 HNO3
溶液的
浓度 步骤与现象
① 12 mol·L －1 铁丝表面有 气泡产生， 溶液变为黄 色；取出铁 丝 液面上方出现红棕色气体
② 4 mol·L－ 1
试管口出现红棕色气体
③ 0.5 mol·L－1
无明显红棕色气体；取少量上 层溶液，加入足量NaOH溶 液，加热，产生能使湿润红色 石蕊试纸变蓝的气体
A. ①中溶液变为黄色，可能是NO2溶于溶液
B. “试管口出现红棕色气体”说明②中的HNO3被Fe还原为NO2
C. ③中无明显红棕色气体，可能是生成了N2
√
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
√
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
√
课时跟踪检测
一、选择题（本题包括8个小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. （2025·浙江温州模拟）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NO
B. N2与H2在一定条件下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∶1
D. N2既可作氧化剂又可作还原剂
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√
解析：雷雨天时发生自然固氮，空气中N2和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，N2与H2在一定条件下合成氨属于氮的固定，B正确；单键均为σ键，三键中含有1个σ键和2个π键，N2分子中σ键与π键的个数比为1∶2，C错误；N2中N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。
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2. 下列关于N元素的叙述正确的是（　　）
A. NO在空气中被氧化成NO2属于氮的固定
B. 浓硝酸呈黄色的原因是浓硝酸分解产生的NO2溶于硝酸中
C. N2的化学性质不活泼，是因为N的非金属性弱
D. 可用铁槽车运输浓硝酸，是因为浓硝酸与Fe不发生反应
解析：氮的固定为游离态氮气单质转化为化合态氮，NO在空气中被氧化成NO2不属于氮的固定，A错误；N2的化学性质不活泼，是因为两个氮原子以氮氮三键结合，氮氮三键键能大，C错误；可用铁槽车运输浓硝酸，是因为常温下Fe在浓硝酸中钝化，D错误。
√
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3. （2025·浙江模拟）下列说法不正确的是（　　）
A. NH3与O2的反应中H2O为还原产物
B. 34 g NH3气体中s-p σ键数目为6NA
C. 2NO＋2CO 2CO2＋N2，说明氧化性：NO＞CO
D. 足量NaOH溶液和等物质的量的NO和NO2反应，生成NaNO2
√
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A B C D
生成NO2 收集NO2 吸收NO2尾气 使NO2充分转化为 HNO3
√
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5. 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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6. 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
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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完成
√
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7. （2025·浙江卓越联盟期中）一定温度下，探究铜与稀硝酸反应过 程如图所示，下列有关说法错误的是（　　）
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D. 当活塞不再移动时，再抽入空气，铜会继续溶解
√
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当活塞不再移动时，再抽入空气，NO与氧气、水反应生成硝酸，因 此铜可以继续溶解，D正确。
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8. Cu和浓硝酸反应生成氮氧化物，这些氮氧化物与NaOH溶液恰好 完全反应生成NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图 所示：
下列有关判断正确的是（　　）
A. 标准状况下收集到的氮氧化物为22.4 L
B. 该反应中浓硝酸只起到氧化剂的作用
C. 浓硝酸和Cu片需要在加热条件下才能反应
D. 如果Cu片溶解12.8 g，则生成1.0 mol的NaNO3
√
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解析：A项，NO2、N2O4在标准状况下不是气体，在标准状况下收集的氮氧化物的体积小于22.4 L，错误；
B项，浓硝酸与Cu反应生成硝酸铜、氮的氧化物，硝酸表现酸性和强氧化性，错误；
C项，浓硝酸和Cu在常温下就能反应生成硝酸铜、氮的氧化物，错误；
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二、非选择题（本题包括2个小题）
9. 氮的氧化物（NO、NO2等）是主要的大气污染物，必须脱除才能 排放。
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（2）氨气催化吸收法：已知7 mol氨气恰好能将含NO和NO2共6 mol 的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO和NO2的物质的量之 比 。
解析：7 mol氨气恰好能将含NO和NO2共6 mol的混合气体完全转化为 N2，
设混合气体中NO和NO2的物质的量分别为a mol、（6－a）mol，
根据得失电子守恒，2a＋4（6－a）＝7×3，a＝1.5，
则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3。
1∶3 　
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（3）工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2，可用以下方法吸收：
3NO2＋
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② NaOH溶液吸收法。发生的反应有：
NaNO3　
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3H2O2
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（4）用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气，关系如图： （α 表示尾气NO、NO2中NO2的含量）
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根据上图可知 （填字母）。
a.NaOH溶液浓度越大，氮氧化物的吸收率越大
b.NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大
解析：a项，根据图示，氢氧化钠溶液浓度大于 1 mol·L－1后，随 NaOH溶液浓度增大，氮氧化物的吸收率降低，错误；b项，NaOH溶 液浓度一定时，NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大，正确。
b　
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10. 某小组同学探究铜和浓硝酸的反应，进行如下实验：
实验1：分别取3 mL浓硝酸与不同质量的铜粉充分反应，铜粉完全溶 解，溶液颜色如下表：
编号 ① ② ③ ④ ⑤
铜粉质量 /g 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
溶液颜色 绿色 草绿色 蓝绿色
偏绿 蓝绿色
偏蓝 蓝色
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（1）写出铜和浓硝酸反应的离子方程式：
。
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（2）小组同学认为溶液显绿色的可能原因是：
猜想1：硝酸铜浓度较高，溶液呈绿色；
猜想2：NO2溶解在混合溶液中，溶液呈绿色。
解析：根据题意，铜粉完全溶解，则随着铜粉质量的增加，溶液中硝 酸铜的浓度不断增大，但溶液颜色由绿色逐渐变为蓝色，与假设不 符，故假设1不合理。
不合理，
实验编号①～⑤中铜粉均溶解，随着硝酸铜浓度的增大，溶液颜色
反而由绿色变为蓝色，与假设不符　
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（3）取⑤中溶液， （填操作和现 象），证实猜想2成立。
小组同学进行如下实验也证实了猜想2成立。
实验2：向①中溶液以相同流速分别通入N2和空气，观察现象。
通入气体 氮气 空气
现象 液面上方出现明显的红棕色气体25 min后溶液变为蓝色 液面上方出现明显的红棕色气体5 min后溶液变为蓝色
通入NO2气体，溶液颜色变绿 　
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解析：猜想2认为，NO2溶解在混合溶液中使溶液呈绿色，故向⑤中 溶液通入NO2，若溶液变为绿色，则猜想2成立。
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（4）结合上述实验现象，下列推测合理的是 （填字母）。
a.①中溶液通入N2时，N2被缓慢氧化为NO2
b.①中溶液里某还原性微粒与绿色有关，通入空气时较快被氧化
c.空气中的CO2溶于水显酸性，促进了溶液变蓝色
d.加热溶液①后，可能观察到溶液变蓝的现象
bd　
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解析：实验2证明，向①中溶液通入氮气溶液变为蓝色较慢，通入空 气溶液变为蓝色较快； N2化学性质稳定，在①溶液中不能被氧化为 NO2 ，a错误；①中溶液里某还原性微粒与绿色有关，通入空气时较 快被氧化，空气中的氧气具有氧化性，能够氧化溶液中的还原性微 粒，b正确；酸性物质不能促进溶液变为蓝色，c错误；加热溶液①， 加快反应速率，可能观察到溶液变蓝的现象，d正确。
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（5）小组同学继续探究实验2中现象的差异，并查阅文献：
ⅰ.“可溶性铜盐中溶解亚硝酸（HNO2）”可能是实验1中溶液显绿色 的主要原因；
ⅱ.NO2在溶液中存在如下反应：
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通入
氮气时，二氧化氮和一氧化氮气体被吹出，由于反应1较慢，亚硝酸
浓度下降较慢，溶液颜色变化慢；通入空气时，一氧化氮与空气中的
液颜色变化影响程度较大的反应2快速向正反应方向移动，亚硝酸浓
度降低快，溶液颜色变化快　
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小组同学为确认亚硝酸参与了形成绿色溶液的过程，继续进行实验。
实验3：取3份等体积的①中绿色溶液，分别加入不同物质，观察 现象。
加入物质 固体 3滴30％H2O2溶液 3滴水
现象 溶液绿色变深 溶液迅速变为蓝色 溶液颜色几乎不变
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NaNO2（或其他亚硝酸盐）　
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