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(共55张PPT)
[学习目标]
1.了解氮及其氧化物的主要性质,并能从物质类别和元素化合价角度预测性质。
2.掌握硝酸的性质,了解硝酸的工业制备。
3.认识氮及其氧化物、硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。
1.自然界中氮的存在和氮的固定
游离
化合
2.氮气
(1)物理性质:无色无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。
(2)化学性质
写出标号反应的化学方程式:
①__________________;
②_____________________;
③____________________;
3.氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物,如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等,其中属于酸性氧化物的是______和 _____。
(2)NO和NO2的比较
性质 NO NO2
色、味、态 ___色、___味的气体 _____色、_________气味的气体
溶解性 ___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 3NO2+H2O=== 2HNO3+NO
与氧气反应 2NO+O2=== 2NO2 不反应
N2O3
N2O5
无
无
红棕
有刺激性
不
[正误辨析]　正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)固氮反应一定属于氧化还原反应。( )
(2)通过灼热的镁粉可除去N2中的少量氧气。( )
(3)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。( )
(4)NO、CO的中毒原理均是与血红蛋白结合而中毒。( )
(5)可用NO2与水反应制取硝酸,故NO2是酸性氧化物。( )
(6)利用AgNO3、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气。( )
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一　氮及其氧化物的性质
1.(2025·衡水市期末联考)下列有关氮及其氧化物的说法错误的是(　　)
A.汽车尾气中含有的NOx中的氮元素主要来自氮气
B.镁条在空气中燃烧产生氮化镁的过程中氮的化合价降低
C.“雷雨发庄稼”包含的化学变化有N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐
D.NO与O2反应生成NO2属于氮的固定
D
2.下列关于NO和NO2的说法正确的是(　　)
A.NO2是红棕色气体,属于酸性氧化物
B.NO和NO2均可以用排空气法收集
C.NO2可由N2和O2直接化合得到
D.NO和NO2在一定条件下可以相互转化
D
解析　NO2是红棕色气体,但其与水反应生成HNO3和NO,反应中氮的化合价发生变化,不符合酸性氧化物的定义(与碱反应只生成对应盐和水),因此不属于酸性氧化物,A错误;NO会与空气中的O2反应生成NO2,不能用排空气法收集;NO2密度大于空气且与水反应,可用向上排空气法收集,但NO不可,B错误;N2和O2直接化合生成的是NO,而非NO2;
NO2需通过NO与O2进一步反应生成,C错误;NO与O2反应生成NO2(如2NO+O2=== 2NO2),而NO2与水反应生成HNO3和NO(如3NO2+H2O=== 2HNO3+NO),两者在一定条件下可相互转化,D正确;故选D。
二　氮氧化物与O2、H2O反应的计算
3.将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL无色气体。
(1)若剩余的气体是　　　,则NO2、O2的体积分别是　　 　　。
(2)若剩余的气体是　　 ,则NO2、O2的体积分别是　　 　　。
O2
8 mL、4 mL
NO
10.8 mL、1.2 mL
氮氧化物溶于水的问题分析
无论是单一气体(NO2),还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O=== 2HNO3+NO,2NO+O2=== 2NO2,故若有气体剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。
(1)若NO和O2通入水中,总关系式为4NO+3O2+2H2O=== 4HNO3(4∶3)。
(2)若NO2和O2通入水中,总关系式为4NO2+O2+2H2O=== 4HNO3(4∶1)。
[归纳总结]
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:______________________________________。
3Cu+8HNO3(稀)=== 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
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:__________________________________。
3.用途
硝酸作化工原料,用于制化肥、染料、炸药等。
[正误辨析]　正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)将石蕊溶液滴入浓硝酸中,溶液先变红后褪色。 ( )
(2)HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中。( )
(3)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2。( )
(4)试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去,也可用氨水除去。( )
(5)铜、木炭分别与浓HNO3反应,都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性。( )
(6)Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解,但能溶解在其混合液中。( )
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一　硝酸的性质与用途
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
D
解析　硝酸与FeO反应生成Fe3+,既体现酸性(与FeO反应生成盐)又体现氧化性(氧化Fe2+),A正确;稀硝酸与锌反应生成氮氧化物而非氢气,因其强氧化性优先反应,对应准确,B正确;棕色瓶用于避光保存浓硝酸,因其见光易分解,对应不稳定性,C正确;能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去,可能是因为硝酸表现出酸性,中和了氢氧化钠的碱性,酚酞在中性溶液中呈无色,也有可能是HNO3的强氧化性把酚酞氧化而褪色,对应不准确,D错误;故选D。
2.(2025·北京市房山区期末)将过量铁粉、铜粉分别和2.0 mL 0.5 mol·L-1 HNO3混合,记录部分实验现象如下:
D
序号 金属 现象、操作
① 铁粉 产生无色气体,经检验为H2;向溶液加入过量NaOH,立即产生沉淀。过滤,煮沸滤液,蒸汽使湿润的红色石蕊试纸变蓝
② 铜粉 溶液变蓝,经检验无H2产生
A
金属与硝酸反应计算的思维模型
[归纳总结]
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
A
C
C
解析　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NO与装置中空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(NO、NO2、N2O4),若NO完全转化为NO2,则b中存在2种氮氧化物(NO2、N2O4),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。
[夯基固本练]
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1.氮元素在地球上含量丰富,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。下列叙述与氮的循环无关的是(　　)
A.豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转变为硝酸盐
B.自然界中,氨是动植物遗体中的蛋白质腐败后的产物
C.为防止粮食、罐头、水果等食品腐烂,常用氮气作为保护气
D.在电闪雷鸣的雨天,N2与O2发生反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
C
解析　根瘤菌将氮气转化为硝酸盐,属于生物固氮,是氮循环的一部分,A不符合题意;动植物遗体腐败生成氨属于氮循环的一部分,B不符合题意;氮气作保护气仅利用其稳定性,未涉及氮的形态转化或循环过程,与氮循环无关,C符合题意;雷雨天氮气与氧气反应最终生成硝酸盐,属于自然固氮,是氮循环的一部分,D不符合题意;故选C。
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2.下列对NO、NO2的描述正确的是(　　)
A.NO是红棕色气体,易溶于水,是酸性氧化物
B.NO在人体内作为“信使分子”能扩张血管,提高免疫力等,因此大气中的NO对人体无害
C.NO、NO2在一定条件下可相互转化
D.NO、NO2互为同素异形体,且NO2能与水反应,不能用排水法收集
C
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解析　NO是无色气体,难溶于水,且不属于酸性氧化物,A错误;虽然NO在人体内有生理功能,但大气中的NO属于污染物,对人体有害,B错误;NO与O2反应生成NO2,方程式为:2NO+O2=== 2NO2;NO2与水反应生成NO,方程式为:3NO2+H2O=== 2HNO3+NO,二者可相互转化,C正确;同素异形体是同种元素组成的不同单质,而NO和NO2均为化合物,不互为同素异形体,D错误;故选C。
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3.下列有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是(　　)
A.浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B.硝酸能与FeO反应,只表现氧化性
C.硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
解析　硝酸是一种具有强氧化性的强酸,并且浓度越大,氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故A错误;硝酸是一种强氧化性酸,可氧化许多还原性物质,因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S,与FeO反应时表现氧化性和酸性,故B、C错误。
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4.(2026·山东省百师联盟联合检测)实验室吸收NO2尾气时,要防止倒吸。下列装置不能达到实验目的的是(　　)
C
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解析　装置中用倒置的漏斗防止倒吸,可以达到实验目的,A正确;装置中用球形干燥管防止倒吸,可以达到实验目的,B正确;装置中上层有苯,但是二氧化氮直接和氢氧化钠溶液接触,不能防止倒吸,C错误;装置中第一个空集气瓶为安全瓶,当第二个瓶发生倒吸时,液体被吸入安全瓶,不会进入气体发生装置,可防止倒吸,D正确;故选C。
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5.为研究浓硝酸与Cu的反应,进行如图所示实验。下列说法不正确的是(　　)

A.滴入浓硝酸后,无需加热即可反应
B.反应开始后,试管中产生红棕色气体,说明浓硝酸具有氧化性
C.反应消耗3.2 g Cu时,转移电子数约为6.02×1022
D.若将铜片换成铝片,无明显现象,说明还原性:Al4
D
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解析　浓硝酸具有强氧化性,与铜片接触后,无需加热即可发生反应,方程式为:Cu+
4HNO3(浓)=== Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,A正确;反应开始后,试管中产生红棕色气体NO2,HNO3中氮元素化合价降低,得到电子,说明浓硝酸具有氧化性,B正确;根据反应方程式,消耗3.2 g Cu时,物质的量为0.05 mol,则转移电子数为:0.05 mol×2×6.02×1023 mol-1=6.02×1022,C正确;若将铜片换成铝片,无明显现象,是因为常温下铝在浓硝酸中发生钝化,在铝表面生成一层致密的氧化物薄膜,阻止反应进一步进行,而不是因为还原性:Al4
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6.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)
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D
序号 实验操作 现象 现象或结论
① 过量的铁粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN溶液 溶液不呈红色 稀硝酸不能将Fe氧化为Fe3+
② 浓硝酸久置或光照 变黄色 HNO3不稳定易分解
③ Al箔插入稀硝酸中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
④ 用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红色后褪色 浓硝酸具有酸性和强氧化性
A.①② B.③④ C.②③④ D.②④
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解析　①中,过量的Fe又把Fe3+还原为Fe2+,错误;③中,Al与稀硝酸可以反应,不发生钝化,错误。
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B
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8.某同学做“FeSO4被HNO3氧化”的实验,发现溶液变为深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO与Fe2+或Fe3+反应,使溶液变为深棕色,设计下列装置探究。下列说法错误的是(　　)

A.先检查装置气密性,加入药品后,关闭c,打开a和b,再通入一段时间N2
B.关闭a、c,打开b及分液漏斗活塞,反应后丙中溶液变为深棕色,丁中溶液无明显变化,证明NO与Fe2+反应
C.甲中反应一段时间后,更新丙、丁中试剂,关闭a和b,打开c,反应后丙中溶液变为深棕色,丁中溶液无明显变化,证明NO2也可与Fe2+反应
D.该实验的缺陷是缺少尾气处理装置
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C
解析　先检查装置气密性,加入药品后,为防止装置中的氧气影响实验结果,需关闭c,打开a和b,通入一段时间氮气,将装置内的空气排尽,A正确;关闭a、c,打开b及分液漏斗活塞,浓硝酸与Cu反应生成NO2,NO2通入水中与水反应生成NO,NO进入丙和丁后,丙中含亚铁离子的溶液变为深棕色,而丁中无明显变化,说明NO与Fe2+反应,B正确;甲中反应一段时间后浓硝酸变稀,生成的气体中有NO,所以该操作无法证明NO2是否与Fe2+反应,C错误;反应生成的NO、NO2有毒,装置末端未连接尾气处理装置(如NaOH溶液),存在缺陷,D正确;故选C。
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10.(2025·武汉市常青联合体期末)某兴趣小组设计实验验证铜与浓硝酸、稀硝酸的反应,装置如图所示(夹持装置未画出):
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实验1:验证铜与浓硝酸的反应
按图示连接好装置,并关闭K2、K3,　　　 后,装入药品。打开K1,一段时间后,再关闭K1打开K2,加入足量的浓HNO3后关闭K2。
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实验2:验证铜与稀硝酸的反应
待装置B中反应完全后,打开K3,向C中加入蒸馏水,之后插入铜丝;反应一段时间后,打开C中的止水夹。
回答下列问题:
(1)实验1中的横线上应填入的内容是　 　　　　　　;图中仪器a名称是
_________。
(2)实验1中“关闭K2、K3,打开K1”的目的是___________________________________
_______________________________。
(3)装置C中铜丝与稀硝酸反应的离子方程式为______________________________
_____。
检查装置的气密性
具支试管
利用产生的CO2排尽装置内的空气,防止
Cu 与稀硝酸反应生成的NO 被氧化
4H2O
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(4)实验2中向C中加入蒸馏水时发生的主要反应的化学方程式为___________________
____。打开止水夹后装置C中的现象为　　　 　　　　　　 　　　　　　。
(5)实验结束后,有同学观察到装置B中溶液呈绿色,装置C中溶液呈蓝色。该兴趣小组同学认为颜色不同的原因可能如下:
猜想1:硝酸铜溶液的物质的量浓度不同,溶液颜色不同。浓度大时呈绿色,浓度小时呈
蓝色。
猜想2:NO2溶解在硝酸铜溶液中,导致溶液呈绿色。
继续实验,打开K1,一段时间后,装置B中溶液变为蓝色,说明猜想　　(填“1”或“2”)可能成立,请设计实验验证另一种猜想的可能性:_______________________________________
_________________________________________。
3NO2+H2O=== 2HNO3
+NO
液面上方出现红棕色气体,后颜色又逐渐变浅
2
取装置C中的溶液适量于试管中,加入适量
Cu(NO3)2固体,若溶液变为绿色,说明猜想1成立
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二氧化氮和水反应生成硝酸和NO,发生的主要反应的化学方程式为3NO2+H2O=== 2HNO3+NO 。打开止水夹后,氧气进入试管与NO反应生成二氧化氮,二氧化氮继续和水反应生成硝酸和NO,装置C的具支试管中的现象为液面上方出现红棕色气体,后颜色又逐渐变浅;(5)打开K1,一段时间后,NO2挥发,装置B中溶液变为蓝色,说明猜想2可能成立;取装置C中的溶液适量于试管中,加入适量Cu(NO3)2固体,若溶液变为绿色,则说明猜想1成立。

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