资源简介

第5讲　氮及其化合物
1．了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。
2．掌握硝酸的性质及应用。
考点1　氮及其氧化物
一、氮气
1．自然界中氮的存在及固定
2．氮气
(1)物理性质：________色________味的气体，密度比空气略________，________溶于水。
(2)化学性质
写出相关反应的化学方程式：
①___________________________________________________________________；
②___________________________________________________________________；
③___________________________________________________________________。
(3)重要用途：作保护气；医疗上用作冷冻麻醉剂；合成氨等。
　下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？
(1)文物馆将贵重文物保存在氮气中：________________。
(2)氮气是合成氨工业的重要原料：________________。
(3)雷电是自然界重要的固氮方式：________________。
(4)医疗上，液氮是常见的冷冻剂：_______________________________________
_____________________________________________________________________。
二、氮的氧化物
1．氮的多种氧化物
价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
化学式 N2O ____ N2O3 NO2 ____ N2O5
注：N2O3和N2O5属于酸性氧化物
2．NO和NO2的比较
性质 NO NO2
色、味、态 ______色的气体 ________色、________气味的气体
水溶性 ________溶于水 ________溶于水
毒性 有毒，大气污染物之一
与水反应 不反应 ____________
与氧气反应 __________________ __________________ 不反应
制法 试剂 铜与____反应 铜与____反应
收集 通常用____收集 通常用______收集
3．氮氧化物的污染
[备考提醒]
(1)NO2与N2O4两者共存，存在反应2NO2 N2O4。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法(工业尾气处理)：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，n(NO2)≥n(NO)时，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收。
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)。
氮气及氮的循环
1．(人教必修第二册习题改编)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是(　　)
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
C．④中每生成，消耗2 mol O2
D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化
2．(鲁科必修第一册习题改编)植物对氮元素的吸收过程如下，下列说法错误的是(　　)
A．过程①叫作氮的固定
B．浇水和松土有利于过程②
C．过程③中发生氧化反应
D．高温有利于加快过程④
氮氧化物与O2、H2O反应的计算
3．(人教必修第二册习题改编)如图所示，在注射器里吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水。若再吸入6 mL O2，夹住弹簧夹，直到内外大气压相同，观察整个过程。下列叙述正确的是(　　)
A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色
B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动
C．最终剩余气体体积约为14 mL
D．所得硝酸溶液的浓度约为0.07 mol·L-1
4．(鲁科必修第一册习题改编)下列装置或操作不能达到相应实验目的的是(　　)
A B C D
生成 收集 吸收尾气 使NO2充分转化为
考点2　硝酸的性质及应用
1．物理性质
硝酸是________色、________挥发、______气味的液体。
2．化学性质
(1)不稳定性
反应方程式：________________________________________________________。
(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________。
①与金属反应
稀硝酸与铜反应的化学方程式：_________________________________________
_____________________________________________________________________；
浓硝酸与铜反应的化学方程式：__________________________________________
_____________________________________________________________________。
②与非金属反应
浓硝酸与C反应的化学方程式：_________________________________________
_____________________________________________________________________。
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。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：_________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)与有机物反应
①硝化反应(与反应)：__________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变________色。
[备考提醒]
(1)浓、稀硝酸均有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，一般对应还原产物中氮的化合价越高。
(2)金属与硝酸反应的规律
实验探究硝酸与金属的反应
1．(人教必修第二册习题改编)一定温度下，探究铜与稀硝酸反应过程如下：
下列说法不正确的是(　　)
A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O
B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用
D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
2．(鲁科必修第二册习题改编)取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为17.02 g。则x等于(　　)
A．8.64 B．9.00
C．9.20 D．9.44
[思维模型]硝酸与金属反应的计算技巧
(1)原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。
(2)得失电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮元素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：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
实验探究硝酸与非金属的反应
3．(人教必修第二册习题改编)HNO3及AgNO3是中学化学常用试剂，某兴趣小组设计如下实验探究试剂性质。
Ⅰ．HNO3的强氧化性
采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究。请回答下列问题：
(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，三颈烧瓶中反应的化学方程式是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)从实现的功能上来说，装置B的名称是________。
(3)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，C中可能观察到的现象是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
Ba(OH)2溶液________(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替。
(4)装置D中收集到无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。假设装置内空气已排净，D瓶中收集的气体仅为产物。下列对该气体的检验方法合适的是________(填字母)。
A．将试剂瓶取出，放在通风条件良好的桌上，敞口观察试剂瓶内气体的颜色是否变红
B．将润湿的蓝色石蕊试纸伸入试剂瓶内，观察试纸是否变红
C．将带火星的木条伸入试剂瓶中，观察木条是否复燃
Ⅱ．AgNO3的热稳定性
受热易分解，用如图装置加热固体，试管内有红棕色气体生成，一段时间后，在末端导管口可收集到无色气体a。
(5)若B中只生成一种盐，则AgNO3受热分解的化学方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(6)上述实验装置存在的安全隐患为______________________________________
_____________________________________________________________________。
1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2021·河北卷)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。 (　　)
(2)(2022·浙江6月卷)浓硝酸与铁在常温下不能反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸。 (　　)
(3)(2024·河北卷)硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和通风。 (　　)
(4)(2021·河北卷)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。 (　　)
(5)(2024·浙江6月卷)HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中。 (　　)
(6)(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，说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强。 (　　)
(7)(2021·山东卷)向浓硝酸中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓硝酸反应生成NO2。 (　　)
2．(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(　　)
A．a中有化合反应发生，并有颜色变化
B．b中气体变红棕色时，所含氮氧化物至少有两种
C．c中溶液红色刚好褪去时恰好完全反应
D．若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热，则c中溶液颜色会褪去
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＋H2O===2HNO3＋NO
D．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
下列装置用于实验室制取NO并回收Cu(NO3)2，不能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲制NO气体
B．用装置乙除NO中的少量NO2
C．用装置丙收集NO气体
D．用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2固体
4．(2024·北京卷)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________。
(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。
NH3NONO2HNO3
第Ⅰ步反应的化学方程式为__________________________________________
_____________________________________________________________________。
②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO和n mol O2进行反应。在不同压强下(p1、p2)，反应达到平衡时，测得NO转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)方法三：研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意图如下。
①电极a表面生成的电极反应式：___________________________________
_____________________________________________________________________。
②研究发现：N2转化可能的途径为。电极a表面还发生ⅲ．H2O―→O2。ⅲ的存在，有利于途径ⅱ，原因是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
方法三为N2的直接利用提供了一种新的思路。
第5讲　氮及其化合物[关联教材·夯基固本]
考点1
[基础强化]
一、1．游离　人工　化合　2．(1)无　无　小　难　(2)3Mg＋N2Mg3N2　N2＋3H22NH3　N2＋O22NO
探究　提示：(1)稳定性　(2)氧化性　(3)还原性　(4)沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量
二、1．NO　N2O4　2．无　红棕　有刺激性　不　易　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　2NO＋O2===2NO2　稀硝酸　浓硝酸　排水法　向上排空气法
[教材发掘]
1．D　[反应①将N2转化为NO，属于氮的固定，反应②属于植物固氮，A正确；由图示知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；反应④是O2将NH3氧化为，N元素化合价由－3价升高到＋5价，即生成失去8 mol电子，根据得失电子守恒可知每生成需要消耗2 mol O2，C正确；反应③中NO被氧化为，反应⑤中被还原为N2，D错误。]
2．D　[过程①将游离态的氮气转化成了化合态的NH3或铵根离子，属于氮的固定，A正确；浇水有利于NH3和溶解于水中，松土有利于氧气进入土中从而与NH3和反应生成，B正确；过程③中N失电子转化为，发生氧化反应，C正确；D．高温下植物的活性降低，不利于其吸收，同时硝酸盐高温下不稳定，易分解，也不利于植物吸收，D错误。]
3．A　[NO遇氧气生成NO2，NO2为红棕色气体，NO2溶于水生成NO，气体由红棕色变为无色，A正确；4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，该反应消耗掉全部的氧气和部分NO，注射器内气体被消耗，压强减小，活塞缓缓向左移动，B错误；由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知O2完全反应，NO有剩余，剩余体积约为20 mL－8 mL＝12 mL，C错误；题干中并未说明气体所处状态，无法根据其体积计算其物质的量，故无法计算出生成硝酸的浓度，D错误。]
4．B　[浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、水和NO2，A正确；NO2的密度比空气大，应用向上排空气法收集，即导气管应长进短出，B错误；NO2可以和NaOH溶液反应得到可溶性盐，所以可以用NaOH溶液处理尾气，C正确；试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可以使NO2充分转化为HNO3，D正确。]
考点2
[基础强化]
1．无　易　有刺激性
2．(1)4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑　(2)强　3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　3Fe2+＋4H＋＋===3Fe3+＋NO↑＋2H2O　(3) ＋HNO3＋H2O　黄
[教材发掘]
1．B　[步骤Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中大，因为部分硝酸转化成了一氧化氮，因此反应速率比Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大，B错误；由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快，说明NO2对该反应具有催化作用，C正确；当活塞不再移动时，再抽入空气，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，能够与铜继续反应，D正确。]
2．C　[铜和镁失去的电子的物质的量等于硝酸被还原为二氧化氮、四氧化二氮获得的电子的物质的量，等于它们的离子反应生成氢氧化物沉淀结合的OH－的物质的量，根据氮的氧化物计算OH－的物质的量，沉淀的总质量减去OH－的质量即为金属的质量。8.96 L的NO2气体的物质的量为n＝＝0.4 mol，0.672 L的N2O4气体的物质的量为n＝＝0.03 mol，所以金属提供的电子的物质的量为0.4 mol×(5－4)＋0.03 mol×2×(5－4)＝0.46 mol，所以沉淀中含有OH－的物质的量为0.46 mol，OH－的质量为0.46 mol×17 g/mol＝7.82 g，所以金属的质量为17.02 g－7.82 g＝9.20 g，故选C。]
3．解析：Ⅰ．根据装置图可知，碳与浓硝酸在加热的条件下反应生成二氧化碳和红棕色的二氧化氮；装置B可作安全瓶，可以防止液体倒吸；装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，二氧化碳通入其中，产生碳酸钡沉淀，装置D是集气装置。Ⅱ．硝酸银不稳定，加热AgNO3固体，试管内有红棕色气体生成，应为二氧化氮，一段时间后，在末端导管口可收集到无色气体a，则a为氧气，则硝酸银加热可发生反应：2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑，同时B中发生反应：4NO2＋O2＋4NaOH===4NaNO3＋2H2O。(1)由分析可知，三颈烧瓶中反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)从实现的功能上来说，装置B可以防止液体倒吸，装置B的名称是安全瓶。(3)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，二氧化碳和二氧化氮混合气体通入其中，红棕色消失，C中产生碳酸钡沉淀，故装置C中现象为导管内的红棕色气体消失，管口有气泡，产生白色沉淀；由于澄清石灰水浓度小，难以保证充分吸收二氧化碳和二氧化氮，故Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替。(4)A．如果集气瓶内气体是NO，放在通风条件良好的桌上，敞口观察可以看到红棕色，NO被氧气氧化为NO2；B．湿润的蓝色石蕊试纸不能区别一氧化氮和氧气；C．将带火星的木条伸入试剂瓶中，观察木条是否复燃，可以判断试剂瓶中是否是氧气；选AC。(5)B中只生成一种盐，说明氧气充足，应生成NaNO3，且硝酸银分解生成＞时才有多余的氧气从B中逸出，则按得失电子守恒可知，反应中Ag元素化合价降低，故受热时硝酸银只发生反应：2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑。(6)二氧化氮、氧气易与氢氧化钠溶液反应，可产生倒吸，故上述实验装置存在的安全隐患为B中的液体易倒吸入A中。
答案：(1)C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O　
(2)安全瓶　(3)导管内的红棕色气体消失，溶液中产生白色沉淀　不能　(4)AC　(5)2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑　(6)B中的液体会倒吸入A中
[关联高考·探究考向]
1．(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×
2．C　[化合反应是由两种或两种以上物质生成一种新物质的反应，铜与稀硝酸反应产生蓝色的硝酸铜溶液，同时生成的无色气体NO与装置中氧气发生化合反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2，A正确；a中产生的NO可与b中空气中的氧气反应生成NO2，同时NO2存在平衡转化：2NO2 N2O4，若NO未反应完全，则b中存在3种氮氧化物，若NO完全转化为NO2，则b中存在2种氮氧化物，B正确；酚酞的变色范围为8.2～10.0，则c中溶液红色刚好褪去时，溶液仍显碱性，碳酸氢根离子并未完全反应，C错误；将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热，生成酸性氧化物SO2，过量的SO2可与NaHCO3发生反应：SO2＋NaHCO3===NaHSO3＋CO2而使溶液呈酸性，故c中溶液颜色会褪去，D正确。]
3．C　[金属铜与稀硝酸不会发生钝化，开始反应气泡释放速度较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，故A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，故B错误；装置内氧气逐渐被消耗，生成的NO2量逐渐达到最大值，同时装置内的NO2能与溶液中的H2O发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体颜色变浅，故C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，故D错误。]
同源类题
D　[Cu与稀硝酸在常温下发生氧化还原反应生成Cu(NO3)2、NO、H2O，因此可以用装置甲制NO气体，A不符合题意；二氧化氮和水生成一氧化氮，装置乙能除去NO中的少量NO2，B不符合题意；NO气体在常温下容易与空气中的O2反应产生NO2气体，因此应该根据NO不溶于水，也不能与水发生反应，采用排水法收集NO气体，C不符合题意；溶液加热时会促进铜离子水解，且生成的硝酸易挥发，应根据其溶解度受温度的影响变化较大，采用冷却结晶法制备，D符合题意。]
4．解析：(1)浓硫酸难挥发，产物HNO3易挥发，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)①第Ⅰ步反应为氨的催化氧化，化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。
②2NO＋O2 2NO2，该反应正反应方向为气体分子数减小的反应，同温时，p1条件下NO转化率高于p2条件下，故p1>p2，根据V＝nR，x、y点转化率相同，则n相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积。
(3)①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为N2－10e－＋＋12H＋。
②反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化成。
(4)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。
答案：(1)难挥发性
(2)①4NH3＋5O24NO＋6H2O　②2NO＋O2 2NO2，该反应正反应方向为气体分子数减小的反应，同温时，p1条件下NO转化率高于p2，故p1>p2，x、y点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响
(3)①N2－10e－＋＋12H＋　②反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化成
(4)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
1 / 11(共87张PPT)
第5讲　氮及其化合物
第5讲　氮及其化合物
1．了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。
2．掌握硝酸的性质及应用。
关联教材·夯基固本
考点1　氮及其氧化物
一、氮气
1．自然界中氮的存在及固定
游离
人工
化合
2．氮气
(1)物理性质：__色__味的气体，密度比空气略__，__溶于水。
(2)化学性质
无
无
小
难
写出相关反应的化学方程式：
①____________________；
②_______________________；
③______________________ 。
(3)重要用途：作保护气；医疗上用作冷冻麻醉剂；合成氨等。
3Mg＋N2Mg3N2
N2＋3H2 2NH3
N2＋O22NO
探究　下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？
(1)文物馆将贵重文物保存在氮气中：________________________。
(2)氮气是合成氨工业的重要原料：__________________________。
(3)雷电是自然界重要的固氮方式：__________________________。
(4)医疗上，液氮是常见的冷冻剂：____________________________
_________________________________________________________。
提示：(1)稳定性　(2)氧化性　(3)还原性　(4)沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量
二、氮的氧化物
1．氮的多种氧化物
价态 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
化学式 N2O ____ N2O3 NO2 ________ N2O5
注：N2O3和N2O5属于酸性氧化物
NO
N2O4
2．NO和NO2的比较
性质 NO NO2
色、味、态 __色的气体 ____色、________气味的气体
水溶性 __溶于水 __溶于水
毒性 有毒，大气污染物之一
与水反应 不反应 _________________________
无
红棕
有刺激性
不
易
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
性质 NO NO2
与氧气反应 _________________ 不反应
制法 试剂 铜与______反应 铜与______反应
收集 通常用______收集 通常用____________收集
2NO＋O2===2NO2
稀硝酸
浓硝酸
排水法
向上排空气法
3．氮氧化物的污染
[备考提醒]
(1)NO2与N2O4两者共存，存在反应2NO2 N2O4。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法(工业尾气处理)：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，n(NO2)≥n(NO)时，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收。
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)。
氮气及氮的循环
1．(人教必修第二册习题改编)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是(　　)
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
C．④中每生成，消耗2 mol O2
D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化
√
D　[反应①将N2转化为NO，属于氮的固定，反应②属于植物固氮，A正确；由图示知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；反应④是O2将NH3氧化为，N元素化合价由－3价升高到＋5价，即生成失去8 mol电子，根据得失电子守恒可知每生成需要消耗2 mol O2，C正确；反应③中NO被氧化为，反应⑤中被还原为N2，D错误。]
√
2．(鲁科必修第一册习题改编)植物对氮元素的吸收过程如下，下列说法错误的是(　　)
A．过程①叫作氮的固定
B．浇水和松土有利于过程②
C．过程③中发生氧化反应
D．高温有利于加快过程④
D　[过程①将游离态的氮气转化成了化合态的NH3或铵根离子，属于氮的固定，A正确；浇水有利于NH3和溶解于水中，松土有利于氧气进入土中从而与NH3和反应生成，B正确；过程③中N失电子转化为，发生氧化反应，C正确；D．高温下植物的活性降低，不利于其吸收，同时硝酸盐高温下不稳定，易分解，也不利于植物吸收，D错误。]
氮氧化物与O2、H2O反应的计算
3．(人教必修第二册习题改编)如图所示，在注射器里吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水。若再吸入6 mL O2，夹住弹簧夹，直到内外大气压相同，观察整个过程。下列叙述正确的是(　　)
A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色
B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动
C．最终剩余气体体积约为14 mL
D．所得硝酸溶液的浓度约为0.07 mol·L-1
√
A　[NO遇氧气生成NO2，NO2为红棕色气体，NO2溶于水生成NO，气体由红棕色变为无色，A正确；4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，该反应消耗掉全部的氧气和部分NO，注射器内气体被消耗，压强减小，活塞缓缓向左移动，B错误；由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知O2完全反应，NO有剩余，剩余体积约为20 mL－8 mL＝12 mL，C错误；题干中并未说明气体所处状态，无法根据其体积计算其物质的量，故无法计算出生成硝酸的浓度，D错误。]
4．(鲁科必修第一册习题改编)下列装置或操作不能达到相应实验目的的是(　　)
A B C D

生成 收集 吸收尾气 使NO2充分转化为
√
B　[浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、水和NO2，A正确；NO2的密度比空气大，应用向上排空气法收集，即导气管应长进短出，B错误；NO2可以和NaOH溶液反应得到可溶性盐，所以可以用NaOH溶液处理尾气，C正确；试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可以使NO2充分转化为HNO3，D正确。]
考点2　硝酸的性质及应用
1．物理性质
硝酸是__色、__挥发、________气味的液体。
2．化学性质
无
易
有刺激性
(1)不稳定性
反应方程式：______________________________________。
(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__。
①与金属反应
稀硝酸与铜反应的化学方程式：___________________________________________________________________；
浓硝酸与铜反应的化学方程式：_________________________________________________________________。
4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑
强
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋
2NO↑＋4H2O
2NO2↑＋2H2O
②与非金属反应
浓硝酸与C反应的化学方程式：__________________________________________________。
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。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：___________________________________________。
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑
3Fe2+＋4H＋＋===
＋2H2O
3Fe3+＋NO↑＋2H2O
(3)与有机物反应
①硝化反应(与 反应)：_______________________________。
②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变__色。
＋HNO3 ＋H2O
黄
[备考提醒]
(1)浓、稀硝酸均有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，一般对应还原产物中氮的化合价越高。
(2)金属与硝酸反应的规律
实验探究硝酸与金属的反应
1．(人教必修第二册习题改编)一定温度下，探究铜与稀硝酸反应过程如下：
下列说法不正确的是(　　)
A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O
B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用
D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
√
B　[步骤Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中大，因为部分硝酸转化成了一氧化氮，因此反应速率比Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大，B错误；由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快，说明NO2对该反应具有催化作用，C正确；当活塞不再移动时，再抽入空气，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，能够与铜继续反应，D正确。]
√
2．(鲁科必修第二册习题改编)取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为17.02 g。则x等于(　　)
A．8.64 B．9.00
C．9.20 D．9.44
C　[铜和镁失去的电子的物质的量等于硝酸被还原为二氧化氮、四氧化二氮获得的电子的物质的量，等于它们的离子反应生成氢氧化物沉淀结合的OH－的物质的量，根据氮的氧化物计算OH－的物质的量，沉淀的总质量减去OH－的质量即为金属的质量。8.96 L的NO2气体的物质的量为n＝＝＝
0.4 mol，0.672 L的N2O4气体的物质的量为n＝＝＝0.03 mol，所以金属提供的电子的物质的量为0.4 mol×(5－4)＋0.03 mol×2×(5－4)＝0.46 mol，所以沉淀中含有OH－的物质的量为0.46 mol，OH－的质量为0.46 mol×17 g/mol＝7.82 g，所以金属的质量为17.02 g－7.82 g＝9.20 g，故选C。]
[思维模型]硝酸与金属反应的计算技巧
(1)原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。
(2)得失电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮元素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：HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
实验探究硝酸与非金属的反应
3．(人教必修第二册习题改编)HNO3及AgNO3是中学化学常用试剂，某兴趣小组设计如下实验探究试剂性质。
Ⅰ．HNO3的强氧化性
采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究。请回答下列问题：
(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，三颈烧瓶中反应的化学方程式是_______________________________________。
(2)从实现的功能上来说，装置B的名称是______________。
C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O
安全瓶
(3)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，C中可能观察到的现象是_________________________________________________________，
Ba(OH)2溶液________(填“能”或“不能”)用溶液代替。
导管内的红棕色气体消失，溶液中产生白色沉淀
不能
(4)装置D中收集到无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。假设装置内空气已排净，D瓶中收集的气体仅为产物。下列对该气体的检验方法合适的是________(填字母)。
A．将试剂瓶取出，放在通风条件良好的桌上，敞口观察试剂瓶内气体的颜色是否变红
B．将润湿的蓝色石蕊试纸伸入试剂瓶内，观察试纸是否变红
C．将带火星的木条伸入试剂瓶中，观察木条是否复燃
AC
Ⅱ．AgNO3的热稳定性
受热易分解，用如图装置加热固体，试管内有红棕色气体生成，一段时间后，在末端导管口可收集到无色气体a。
(5)若B中只生成一种盐，则AgNO3受热分解的化学方程式为
_________________________________________________________。
(6)上述实验装置存在的安全隐患为__________________________。
2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑
B中的液体会倒吸入A中
[解析]　Ⅰ．根据装置图可知，碳与浓硝酸在加热的条件下反应生成二氧化碳和红棕色的二氧化氮；装置B可作安全瓶，可以防止液体倒吸；装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，二氧化碳通入其中，产生碳酸钡沉淀，装置D是集气装置。Ⅱ．硝酸银不稳定，加热AgNO3固体，试管内有红棕色气体生成，应为二氧化氮，一段时间后，在末端导管口可收集到无色气体a，则a为氧气，则硝酸银加热可发生反应：2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑，同时B中发生反应：4NO2＋O2＋4NaOH===4NaNO3＋2H2O。(1)由分析可知，三
颈烧瓶中反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)从实现的功能上来说，装置B可以防止液体倒吸，装置B的名称是安全瓶。(3)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，二氧化碳和二氧化氮混合气体通入其中，红棕色消失，C中产生碳酸钡沉淀，故装置C中现象为导管内的红棕色气体消失，管口有气泡，产生白色沉淀；由于澄清石灰水浓度小，难以保证充分吸收二氧化碳和二氧化氮，故Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替。(4)A．如果集气瓶内气体是NO，放在通风条件良好的桌上，敞口观察可以看到红棕色，NO被氧气氧化为NO2；B．湿润的蓝色石蕊试纸不能区别一
氧化氮和氧气；C．将带火星的木条伸入试剂瓶中，观察木条是否复燃，可以判断试剂瓶中是否是氧气；选AC。(5)B中只生成一种盐，说明氧气充足，应生成NaNO3，且硝酸银分解生成＞时才有多余的氧气从B中逸出，则按得失电子守恒可知，反应中Ag元素化合价降低，故受热时硝酸银只发生反应：2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑。(6)二氧化氮、氧气易与氢氧化钠溶液反应，可产生倒吸，故上述实验装置存在的安全隐患为B中的液体易倒吸入A中。
关联高考·探究考向
×
1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)(2021·河北卷)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。 (　　)
(2)(2022·浙江6月卷)浓硝酸与铁在常温下不能反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸。 (　　)
(3)(2024·河北卷)硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和通风。 (　　)
√
×
(4)(2021·河北卷)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。 (　　)
(5)(2024·浙江6月卷)HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中。 (　　)
(6)(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，说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强。 (　　)
(7)(2021·山东卷)向浓硝酸中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓硝酸反应生成NO2。 (　　)
×
√
×
×
2．(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(　　)
A．a中有化合反应发生，并有颜色变化
B．b中气体变红棕色时，所含氮氧化物至少有两种
C．c中溶液红色刚好褪去时恰好完全反应
D．若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热，则c中溶液颜色会褪去
√
C　[化合反应是由两种或两种以上物质生成一种新物质的反应，铜与稀硝酸反应产生蓝色的硝酸铜溶液，同时生成的无色气体NO与装置中氧气发生化合反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2，A正确；a中产生的NO可与b中空气中的氧气反应生成NO2，同时NO2存在平衡转化：2NO2 N2O4，若NO未反应完全，则b中存在3种氮氧化物，若NO完全转化为NO2，则b中存在2种氮氧化物，B正确；酚酞的变色范围为8.2～10.0，则c中溶液红色刚好褪去时，溶液仍显碱性，碳酸氢根离子并未完全反应，C错误；将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热，生成酸性氧化物SO2，过量的SO2可与NaHCO3发生反应：SO2＋NaHCO3===NaHSO3＋CO2而使溶液呈酸性，故c中溶液颜色会褪去，D正确。]
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＋H2O===2HNO3＋NO
D．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
√
C　[金属铜与稀硝酸不会发生钝化，开始反应气泡释放速度较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，故A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，故B错误；装置内氧气逐渐被消耗，生成的NO2量逐渐达到最大值，同时装置内的NO2能与溶液中的H2O发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体颜色变浅，故C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，故D错误。]
下列装置用于实验室制取NO并回收Cu(NO3)2，不能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲制NO气体
B．用装置乙除NO中的少量NO2
C．用装置丙收集NO气体
D．用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2固体
√
D　[Cu与稀硝酸在常温下发生氧化还原反应生成、NO、H2O，因此可以用装置甲制NO气体，A不符合题意；二氧化氮和水生成一氧化氮，装置乙能除去NO中的少量NO2，B不符合题意；NO气体在常温下容易与空气中的O2反应产生NO2气体，因此应该根据NO不溶于水，也不能与水发生反应，采用排水法收集NO气体，C不符合题意；溶液加热时会促进铜离子水解，且生成的硝酸易挥发，应根据其溶解度受温度的影响变化较大，采用冷却结晶法制备，D符合题意。]
4．(2024·北京卷)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__________。
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。
①第Ⅰ步反应的化学方程式为______________________________。
NH3＋5O24NO＋6H2O
②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO和n mol O2进行反应。在不同压强下(p1、p2)，反应达到平衡时，测得NO转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因：______________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________。
2NO＋O2 2NO2，该反应正反应方向为气体分子数减小的反应，同温时，p1条件下NO转化率高于p2，故p1>p2，x、y点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响
(3)方法三：研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3，其原理示意图如下。
①电极a表面生成的电极反应式：__________________________
_________________________________________________________。
②研究发现：N2转化可能的途径为。电极a表面还发生ⅲ．H2O―→O2。ⅲ的存在，有利于途径ⅱ，原因是
_________________________________________________________。
反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化成
＋12H＋
(4)人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因：___________________________________________________________
_________________________________________________________。
方法三为N2的直接利用提供了一种新的思路。
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
[解析]　(1)浓硫酸难挥发，产物HNO3易挥发，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)①第Ⅰ步反应为氨的催化氧化，化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。
②2NO＋O2 2NO2，该反应正反应方向为气体分子数减小的反应，同温时，p1条件下NO转化率高于p2条件下，故p1>p2，根据V＝nR，x、y点转化率相同，则n相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积。
(3)①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为＋12H＋。
②反应ⅲ生成O2，O2将NO氧化成NO2，NO2更易转化成。
(4)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。
课时数智作业(十九)　氮及其化合物
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
(建议用时：30分钟　分值：40分)
说明：选择题每小题3分
『夯基补弱』
1．(2026·齐鲁名校联盟)下列关于工业上合成氨的说法错误的是(　　)
A．该反应属于氮的固定
B．可通过原电池装置将该反应的化学能转化为电能
C．可通过升高温度和增大压强将氮气完全转化为氨
D．当3v正(NH3)＝2v逆(H2)时反应达到平衡状态
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C　[大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程为氮的固定，工业上用氮气和氢气反应合成氨属于氮的固定，A正确；该反应是放热的氧化还原反应，可设计为原电池，将反应的化学能转化为电能，B正确；工业上氮气和氢气反应生成氨，该反应是可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，C错误；当3v正(NH3)＝2v逆(H2)时说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D正确。]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
2．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　)
A．NO和NO2混合气体的尾气可以用水吸收
B．4.6 g NO2和N2O4混合气体中含有的氧原子数目小于0.2NA
C．用湿润的淀粉-KI试纸来鉴别Br2(g)和NO2
D．除去NO中混有少量NO2气体时，可以用水洗涤后再干燥
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D　[NO与水不反应，A错误；根据元素守恒，可按NO2计算，含有的氧原子数目为0.2NA，不受平衡影响，B错误；NO2也能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝，C错误；二氧化氮与水反应生成NO，用水洗涤后再干燥可除去NO中混有的NO2，D正确。]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
3．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性质对应不准确的一组是(　　)
A．硝酸能与FeO反应——酸性和氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D　[D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证，D项对应不准确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
4．(2025·珠海一模)18世纪，英国化学家普里斯特利发现了NO2。某化学兴趣小组利用以下装置进行实验，其中难以达到预期目的的是(　　)
A．图a：制备NO2
B．图b：验证二氧化氮溶于水
C．图c：探究温度对化学平衡的影响
D．图d：收集NO2并进行尾气处理
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D　[铜和浓硝酸反应可以生成NO2，铜丝上下移动可以控制反应的发生与停止，该装置可以用于制备NO2，可以达到预期目的，A不符合题意；体积减小且气体变为无色，说明NO2溶于水生成了无色气体，可以达到预期目的，B不符合题意；存在反应2NO2 N2O4，其中NO2为红棕色，N2O4无色，通过观察装置中的颜色，可以探究温度对化学平衡的影响，可以达到预期目的，C不符合题意；NO2的密度比空气大，收集应当使用向上排空气法，即“长进短出”，D符合题意。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
5．(2025·马鞍山10月月考)硝酸钠在玻璃业、染料业、农业等领域应用广泛。工业上以含氮氧化物废气为原料生产硝酸钠的流程如图所示：
已知：①2NO2＋Na2CO3===NaNO3＋NaNO2＋CO2；
②NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2。
下列叙述正确的是(　　)
A．NO2属于酸性氧化物
B．同时发生反应①和②时，被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比可能为2∶1
C．“转化器”中生成的NaNO3既是氧化产物，又是还原产物
D．不考虑流程中钠、氮元素的损失，则a＋c＝
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D　[NO2、NO通入碳酸钠溶液发生已知①②的两个反应，会生成硝酸钠和亚硝酸钠的混合物，加入稀硝酸将亚硝酸钠转化为硝酸钠，最后对硝酸钠溶液蒸发结晶得到硝酸钠固体。酸性氧化物与碱反应生成一种盐和水，NO2与NaOH反应生成NaNO2、NaNO3，生成两种盐，且氮元素化合价发生变化，故NO2不属于酸性氧化物，A错误；反应①二氧化氮中的氮元素发生歧化反应，二氧化氮既是氧化剂也是还原剂，被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比为1∶1，反应②NO中氮元素化合价升高被氧化，NO2中氮元素化合价
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
降低被还原，则同时发生反应①和②时，被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比为1∶1，B错误；“转化器”中加入稀硝酸将亚硝酸钠转化为硝酸钠，硝酸被还原为NO，生成的NaNO3是氧化产物，NO是还原产物，C错误；根据题意可知，氮元素和钠元素最终变为硝酸钠，根据元素守恒有等式：a＋b＋e＝2c；NO、NO2最终变为硝酸钠，N失去电子，O2得到电子，根据得失电子守恒有等式：3a＋b＝4d，根据上述两个等式可得：a＋c＝，D正确。]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
『培优提能』
6．(2026·菏泽模拟)足量的铜与一定量的浓硝酸完全反应，得到4.48 L(标准状况)NO2与NO的混合气体，这些气体与一定体积的O2混合后通入水中，恰好被完全吸收生成硝酸。向所得硝酸铜溶液中加入100 mL 4 mol·L-1NaOH溶液，Cu2+恰好沉淀完全。下列说法不正确的是(　　)
A．与浓硝酸反应的Cu的质量为12.8 g
B．消耗氧气的物质的量为0.1 mol
C．参加反应HNO3的物质的量浓度为
D．混合气体中NO的体积分数为50%
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C　[Cu失去电子转化为得到电子转化为NO2和NO，NO2、NO与O2、水反应时NO2、NO失去电子又转化为HNO3，而O2得到了电子，整个过程遵循得失电子守恒，即Cu失去的电子数＝硝酸获得的电子数＝氧气获得的电子数。Cu失去2个电子得到Cu2+，Cu2+再和2个OH－结合生成，可知转移的电子数目等于OH－的数目，n(OH－)＝0.1 L×4 mol·L-1＝0.4 mol，则转移的电子的物质的量也是0.4 mol，n(Cu)＝0.2 mol。由上述分析可知，n(Cu)＝0.2 mol，质量为12.8 g，A正确；转移了0.4 mol电子，则需
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
要O2的物质的量为＝0.1 mol，B正确；在反应过程中HNO3体现出了酸性和氧化性，体现酸性的硝酸转化为Cu(NO3)2，硝酸铜与NaOH又恰好反应，而＝n(OH－)＝0.4 mol，体现氧化性的硝酸转化为NO2和NO，n(NO2)＋n(NO)＝＝0.2 mol，由N元素守恒可知，参加反应的硝酸的物质的量为0.4 mol＋0.2 mol＝0.6 mol，硝酸溶液的体积未知，故无法计算其物质的量浓度，C错误；设n(NO2)＝x mol，n(NO)＝y mol，则根据得失电子守恒和元素守恒，有x＋y＝0.2，x＋3y＝0.4，解得x＝y＝0.1，标准状况下NO的体积为＝2.24 L，混合气体中，NO的体积分数为50%，D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
7．(2026·山东齐鲁名校大联考)研究氮氧化物转化的机理对环境保护具有重要意义。汽车尾气中CO和N2O的反应机理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应的热化学方程式为CO(g)＋N2O(g) N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋362 kJ·mol-1
B．Fe＋(s)可加快反应速率，提高N2O和CO气体的平衡转化率
C．根据某时刻前后CO(g)、N2O(g)、N2(g)、CO2(g)的浓度可判断反应是否达到平衡状态
D．恒温恒容条件下，反应达到平衡时增加CO的浓度一定使CO2的百分含量增大
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C　[根据题图中数据及盖斯定律可知，该反应为放热反应，其ΔH＝－(127 kJ·mol-1＋235 kJ·mol-1)＝－362 kJ·mol-1，A错误；根据反应机理图可知，Fe＋(s)是反应CO(g)＋N2O(g) N2(g)＋CO2(g)的催化剂，可加快反应速率，但不能促进平衡移动，不能提高N2O和CO气体的平衡转化率，B错误；若某时刻前后CO(g)、N2O(g)、N2(g)、CO2(g)的浓度发生变化，则反应未达平衡状态，若某时刻前后CO(g)、N2O(g)、N2(g)、CO2(g)的浓度保持不变，则说明反应已达到平衡状态，C正确；恒温恒容条件下，反应达到平衡时增加CO的浓度不一定使CO2的百分含量增大，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
8．我国科学家用下列实验研究硫酸盐会加剧雾霾的原因，以N2或空气为载气，将SO2和NO2按一定比例混合，通入不同吸收液，相同时间后，检测吸收液中的含量，数据如下：
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
反应 载气 吸收液 含量 数据分析
① N2 蒸馏水 a ⅰ．b≈d>a≈c
ⅱ．若起始不通入NO2，则最终检测不到
② 3%氨水 b
③ 空气 蒸馏水 c
④ 3%氨水 d
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
下列说法中，正确的是(　　)
A．SO2和NO2都属于酸性氧化物
B．从反应①和③来看，还原产物可能是NO
C．从上述实验可以得出在碱性环境中两者的反应速率更快
D．实验结果表明硫酸盐的形成和空气中的O2有关
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
C　[SO2与水反应生成亚硫酸，是酸性氧化物，NO2与水反应除生成硝酸外，还生成NO，故不属于酸性氧化物，A错误；由表格数据分析可知，若起始不通入NO2，则最终检测不到，①和③中近似相等，可以判断空气中的氧气对实验结果没有影响，所以还原产物不可能是NO，否则会导致空气中氧气参与，①和③中含量不同，B错误；根据b≈d>a≈c，在3%氨水中反应生成含量比水中更高，则碱性环境中反应速率更快，C正确；由数据b≈d＞a≈c可知，在3%氨水中反应生成的含量更高，说明硫酸盐的形成主要与碱性环境有关，和空气中的O2无关，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
9．(16分)(2025·湖南名校联考一模节选)亚硝酸钠(NaNO2)是一种肉制品生产中常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量：某兴趣小组设计了如图所示的装置制备NaNO2(A中加热装置已略去，NO可与过氧化钠粉末发生化合反应，也能被酸性KMnO4溶液氧化成)。
(1)为保证制得的亚硝酸钠的纯度，C装置中盛放的试剂可能是________(填字母)。(2分)
A．浓硫酸 B．P2O5
C．无水CaCl2 D．碱石灰
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(2)F中发生反应的离子方程式为_______________________________
____________________________________________________。(3分)
(3)从提高氮原子利用率的角度出发，B装置设计存在一定缺陷，如何改进？____________________________________________。(3分)
＋2H2O
在B装置中加入一定量的稀硫酸
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(4)已知：＋Fe2+＋2H＋===NO↑＋Fe3+＋H2O；为测定得到产品中NaNO2(M：69 g·mol-1)的纯度，采取如下实验步骤：准确称取2.0 g样品配成500 mL溶液，取其中25 mL于锥形瓶中，加入
20 mL过量的0.10 mol·L-1 FeSO4溶液；然后滴加稀硫酸充分反应后，用0.01 mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点，读数，重复以上操作4次，所消耗KMnO4溶液的体积分别为20.02 mL、20.00 mL、
19.98 mL、21.25 mL。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
①所得样品中亚硝酸钠的质量分数为________(填百分式，保留三位有效数字)。(5分)
②下列操作可能会导致测定结果偏高的是________(填字母)。(3分)
a．整个滴定操作过程过慢，用时过长
b．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后无气泡
c．读数时，滴定前俯视，滴定后仰视
d．滴定终点时未等30秒立即读数
69.0%
ad
[解析]　(1)为保证制得的亚硝酸钠的纯度，生成的一氧化氮需要在C装置中净化，主要目的是除去水蒸气、CO2和可能出现的酸雾，因此盛放的试剂是碱石灰，其他几种均不能除去酸雾。(2)根据题意，F中NO被酸性高锰酸钾溶液氧化生成，反应的离子方程式为＋2H2O。(3)浓硝酸易挥发，A中反应生成二氧化氮的过程中会有少量硝酸蒸气逸出，二氧化氮与水反应也会生成硝酸，B中铜与硝酸反应仍有硝酸根离子剩余，从提高氮原子利用率的角度出发，可以在B装置中加入一定量
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
的稀硫酸，使氮元素全部转化为NO。(4)①由题干信息可知，21.25 mL数据与其他三组偏差较大，应舍去，则每次平均消耗20.00 mL KMnO4溶液，由可知，未与反应的Fe2+的物质的量为n(Fe2+)＝5×0.01×20×10-3 mol＝1×10-3 mol，则与反应的Fe2+的物质的量为0.10×20×10-3 mol－1×10-3 mol＝1×10-3 mol，由～Fe2+知∶
n(Fe2+)＝1∶1，即＝1×10-3mol，则m(NaNO2)＝1×10-3×20×69 g＝
1.38 g，故质量分数为×100%＝69.0%。②若滴定用时过长，会导致空气中的氧气氧化Fe2+，使测得滴定消耗KMnO4溶液的体积数据偏小，使测定结果偏高；未等30秒便立即读数可能使滴定不完全，KMnO4溶液的消耗数据偏小，导致测定结果偏高，ad正确。
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
谢 谢 ！课时数智作业(十九)　氮及其化合物
(建议用时：30分钟　分值：40分)
说明：选择题每小题3分
『夯基补弱』
1．(2026·齐鲁名校联盟)下列关于工业上合成氨的说法错误的是(　　)
A．该反应属于氮的固定
B．可通过原电池装置将该反应的化学能转化为电能
C．可通过升高温度和增大压强将氮气完全转化为氨
D．当3v正(NH3)＝2v逆(H2)时反应达到平衡状态
2．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列有关氮的氧化物的说法正确的是(　　)
A．NO和NO2混合气体的尾气可以用水吸收
B．4.6 g NO2和N2O4混合气体中含有的氧原子数目小于0.2NA
C．用湿润的淀粉-KI试纸来鉴别Br2(g)和NO2
D．除去NO中混有少量NO2气体时，可以用水洗涤后再干燥
3．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性质对应不准确的一组是(　　)
A．硝酸能与FeO反应——酸性和氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
4．(2025·珠海一模)18世纪，英国化学家普里斯特利发现了NO2。某化学兴趣小组利用以下装置进行实验，其中难以达到预期目的的是(　　)
A．图a：制备NO2
B．图b：验证二氧化氮溶于水
C．图c：探究温度对化学平衡的影响
D．图d：收集NO2并进行尾气处理
5．(2025·马鞍山10月月考)硝酸钠在玻璃业、染料业、农业等领域应用广泛。工业上以含氮氧化物废气为原料生产硝酸钠的流程如图所示：
已知：①2NO2＋Na2CO3===NaNO3＋NaNO2＋CO2；
②NO2＋NO＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2。
下列叙述正确的是(　　)
A．NO2属于酸性氧化物
B．同时发生反应①和②时，被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比可能为2∶1
C．“转化器”中生成的NaNO3既是氧化产物，又是还原产物
D．不考虑流程中钠、氮元素的损失，则a＋c＝
『培优提能』
6．(2026·菏泽模拟)足量的铜与一定量的浓硝酸完全反应，得到4.48 L(标准状况)NO2与NO的混合气体，这些气体与一定体积的O2混合后通入水中，恰好被完全吸收生成硝酸。向所得硝酸铜溶液中加入100 mL 4 mol·L-1NaOH溶液，Cu2+恰好沉淀完全。下列说法不正确的是(　　)
A．与浓硝酸反应的Cu的质量为12.8 g
B．消耗氧气的物质的量为0.1 mol
C．参加反应HNO3的物质的量浓度为
D．混合气体中NO的体积分数为50%
7．(2026·山东齐鲁名校大联考)研究氮氧化物转化的机理对环境保护具有重要意义。汽车尾气中CO和N2O的反应机理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应的热化学方程式为CO(g)＋N2O(g) N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋362 kJ·mol-1
B．Fe＋(s)可加快反应速率，提高N2O和CO气体的平衡转化率
C．根据某时刻前后CO(g)、N2O(g)、N2(g)、CO2(g)的浓度可判断反应是否达到平衡状态
D．恒温恒容条件下，反应达到平衡时增加CO的浓度一定使CO2的百分含量增大
8．我国科学家用下列实验研究硫酸盐会加剧雾霾的原因，以N2或空气为载气，将SO2和NO2按一定比例混合，通入不同吸收液，相同时间后，检测吸收液中的含量，数据如下：
反应 载气 吸收液 含量 数据分析
① N2 蒸馏水 a ⅰ．b≈d>a≈c ⅱ．若起始不通入NO2，则最终检测不到
② 3%氨水 b
③ 空气 蒸馏水 c
④ 3%氨水 d
下列说法中，正确的是(　　)
A．SO2和NO2都属于酸性氧化物
B．从反应①和③来看，还原产物可能是NO
C．从上述实验可以得出在碱性环境中两者的反应速率更快
D．实验结果表明硫酸盐的形成和空气中的O2有关
9．(16分)(2025·湖南名校联考一模节选)亚硝酸钠(NaNO2)是一种肉制品生产中常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量：某兴趣小组设计了如图所示的装置制备NaNO2(A中加热装置已略去，NO可与过氧化钠粉末发生化合反应，也能被酸性KMnO4溶液氧化成)。
(1)为保证制得的亚硝酸钠的纯度，C装置中盛放的试剂可能是________(填字母)。(2分)
A．浓硫酸 B．P2O5
C．无水CaCl2 D．碱石灰
(2)F中发生反应的离子方程式为_________________________________________
________________________________________________________________。(3分)
(3)从提高氮原子利用率的角度出发，B装置设计存在一定缺陷，如何改进？_____________________________________________________________________
________________________________________________________________。(3分)
(4)已知：＋Fe2+＋2H＋===NO↑＋Fe3+＋H2O；为测定得到产品中NaNO2(M：69 g·mol-1)的纯度，采取如下实验步骤：准确称取2.0 g样品配成500 mL溶液，取其中25 mL于锥形瓶中，加入20 mL过量的0.10 mol·L-1 FeSO4溶液；然后滴加稀硫酸充分反应后，用0.01 mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点，读数，重复以上操作4次，所消耗KMnO4溶液的体积分别为20.02 mL、20.00 mL、19.98 mL、21.25 mL。
①所得样品中亚硝酸钠的质量分数为________(填百分式，保留三位有效数字)。(5分)
②下列操作可能会导致测定结果偏高的是________(填字母)。(3分)
a．整个滴定操作过程过慢，用时过长
b．滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后无气泡
c．读数时，滴定前俯视，滴定后仰视
d．滴定终点时未等30秒立即读数
课时数智作业(十九)
1．C　[大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程为氮的固定，工业上用氮气和氢气反应合成氨属于氮的固定，A正确；该反应是放热的氧化还原反应，可设计为原电池，将反应的化学能转化为电能，B正确；工业上氮气和氢气反应生成氨，该反应是可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，C错误；当3v正(NH3)＝2v逆(H2)时说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D正确。]
2．D　[NO与水不反应，A错误；根据元素守恒，可按NO2计算，含有的氧原子数目为0.2NA，不受平衡影响，B错误；NO2也能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝，C错误；二氧化氮与水反应生成NO，用水洗涤后再干燥可除去NO中混有的NO2，D正确。]
3．D　[D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证，D项对应不准确。]
4．D　[铜和浓硝酸反应可以生成NO2，铜丝上下移动可以控制反应的发生与停止，该装置可以用于制备NO2，可以达到预期目的，A不符合题意；体积减小且气体变为无色，说明NO2溶于水生成了无色气体，可以达到预期目的，B不符合题意；存在反应2NO2 N2O4，其中NO2为红棕色，N2O4无色，通过观察装置中的颜色，可以探究温度对化学平衡的影响，可以达到预期目的，C不符合题意；NO2的密度比空气大，收集应当使用向上排空气法，即“长进短出”，D符合题意。]
5．D　[NO2、NO通入碳酸钠溶液发生已知①②的两个反应，会生成硝酸钠和亚硝酸钠的混合物，加入稀硝酸将亚硝酸钠转化为硝酸钠，最后对硝酸钠溶液蒸发结晶得到硝酸钠固体。酸性氧化物与碱反应生成一种盐和水，NO2与NaOH反应生成NaNO2、NaNO3，生成两种盐，且氮元素化合价发生变化，故NO2不属于酸性氧化物，A错误；反应①二氧化氮中的氮元素发生歧化反应，二氧化氮既是氧化剂也是还原剂，被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比为1∶1，反应②NO中氮元素化合价升高被氧化，NO2中氮元素化合价降低被还原，则同时发生反应①和②时，被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比为1∶1，B错误；“转化器”中加入稀硝酸将亚硝酸钠转化为硝酸钠，硝酸被还原为NO，生成的NaNO3是氧化产物，NO是还原产物，C错误；根据题意可知，氮元素和钠元素最终变为硝酸钠，根据元素守恒有等式：a＋b＋e＝2c；NO、NO2最终变为硝酸钠，N失去电子，O2得到电子，根据得失电子守恒有等式：3a＋b＝4d，根据上述两个等式可得：a＋c＝，D正确。]
6．C　[Cu失去电子转化为Cu
＝0.1 L×4 mol·L-1＝0.4 mol，则转移的电子的物质的量也是0.4 mol，n(Cu)＝0.2 mol。由上述分析可知，n(Cu)＝0.2 mol，质量为12.8 g，A正确；转移了0.4 mol电子，则需要O2的物质的量为＝0.1 mol，B正确；在反应过程中HNO3体现出了酸性和氧化性，体现酸性的硝酸转化为Cu(NO3)2，硝酸铜与NaOH又恰好反应，而＝n(OH－)＝0.4 mol，体现氧化性的硝酸转化为NO2和NO，n(NO2)＋n(NO)＝＝0.2 mol，由N元素守恒可知，参加反应的硝酸的物质的量为0.4 mol＋0.2 mol＝0.6 mol，硝酸溶液的体积未知，故无法计算其物质的量浓度，C错误；设n(NO2)＝x mol，n(NO)＝y mol，则根据得失电子守恒和元素守恒，有x＋y＝0.2，x＋3y＝0.4，解得x＝y＝0.1，标准状况下NO的体积为＝2.24 L，混合气体中，NO的体积分数为50%，D正确。]
7．C　[根据题图中数据及盖斯定律可知，该反应为放热反应，其ΔH＝－(127 kJ·mol-1＋235 kJ·mol-1)＝－362 kJ·mol-1，A错误；根据反应机理图可知，Fe＋(s)是反应CO(g)＋N2O(g) N2(g)＋CO2(g)的催化剂，可加快反应速率，但不能促进平衡移动，不能提高N2O和CO气体的平衡转化率，B错误；若某时刻前后CO(g)、N2O(g)、N2(g)、CO2(g)的浓度发生变化，则反应未达平衡状态，若某时刻前后CO(g)、N2O(g)、N2(g)、CO2(g)的浓度保持不变，则说明反应已达到平衡状态，C正确；恒温恒容条件下，反应达到平衡时增加CO的浓度不一定使CO2的百分含量增大，D错误。]
8．C　[SO2与水反应生成亚硫酸，是酸性氧化物，NO2与水反应除生成硝酸外，还生成NO，故不属于酸性氧化物，A错误；由表格数据分析可知，若起始不通入NO2，则最终检测不到，①和③中近似相等，可以判断空气中的氧气对实验结果没有影响，所以还原产物不可能是NO，否则会导致空气中氧气参与，①和③中含量不同，B错误；根据b≈d>a≈c，在3%氨水中反应生成含量比水中更高，则碱性环境中反应速率更快，C正确；由数据b≈d＞a≈c可知，在3%氨水中反应生成的含量更高，说明硫酸盐的形成主要与碱性环境有关，和空气中的O2无关，D错误。]
9．解析：(1)为保证制得的亚硝酸钠的纯度，生成的一氧化氮需要在C装置中净化，主要目的是除去水蒸气、CO2和可能出现的酸雾，因此盛放的试剂是碱石灰，其他几种均不能除去酸雾。(2)根据题意，F中NO被酸性高锰酸钾溶液氧化生成，反应的离子方程式为＋2H2O。(3)浓硝酸易挥发，A中反应生成二氧化氮的过程中会有少量硝酸蒸气逸出，二氧化氮与水反应也会生成硝酸，B中铜与硝酸反应仍有硝酸根离子剩余，从提高氮原子利用率的角度出发，可以在B装置中加入一定量的稀硫酸，使氮元素全部转化为NO。(4)①由题干信息可知，21.25 mL数据与其他三组偏差较大，应舍去，则每次平均消耗20.00 mL KMnO4溶液，由5Fe可知，未与反应的Fe2+的物质的量为n(Fe2+)＝5×0.01×20×10-3 mol＝1×10-3 mol，则与反应的Fe2+的物质的量为0.10×20×10-3 mol－1×10-3 mol＝1×10-3 mol，由～Fe2+知∶n(Fe2+)＝1∶1，即＝1×10-3mol，则m(NaNO2)＝1×10-3×20×69 g＝1.38 g，故质量分数为×100%＝69.0%。②若滴定用时过长，会导致空气中的氧气氧化Fe2+，使测得滴定消耗KMnO4溶液的体积数据偏小，使测定结果偏高；未等30秒便立即读数可能使滴定不完全，KMnO4溶液的消耗数据偏小，导致测定结果偏高，ad正确。
答案：(1)D　＋2H2O　(3)在B装置中加入一定量的稀硫酸　(4)①69.0%　②ad
1 / 4

展开更多......

收起↑