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第19讲　氮及其氧化物　硝酸〔基础课〕
复习目标
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。
考点一　氮及其氧化物
必备知识 · 助学教材
1.氮元素的存在形态和氮的固定
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
　[微思考1]　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：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．氮的氧化物
其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(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，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5。
(2)NO和NO2的比较
性质 NO NO2
色、味、态 无色无味的气体 ________色、有刺激性气味的气体
水溶性 不溶于水 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 2NO＋O2===2NO2 不反应
　[微思考2]　已知液溴极易汽化成红棕色的溴蒸气，你能设计哪些简单的实验鉴别二氧化氮和溴蒸气。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4．氮氧化物对环境的影响
(1)光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
(2)硝酸型酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
(3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。
CO也能与血红蛋白结合使人中毒。
关键能力 · 拓展教材
一、氮在自然界中的循环
1．(2026·山东聊城外国语学校检测)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，至少消耗2 mol O2
D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化
二、氮氧化物溶于水问题分析
2．NO、NO2产生酸雨的过程可表示为
(1)写出该循环中两步反应的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)分别写出NO或NO2与O2、H2O恰好反应完全转化为HNO3的总化学方程式：________________________，____________________。
(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__________________________。
三、废气中氮氧化物的治理
3．(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如 4NH3＋6NO5N2＋6H2O，写出氨气转化NO2的化学方程式：________________________________________________________________________
__________________________，该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为________。
(3)工业尾气中氮氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
②NO与NO2按物质的量之比1∶1 被足量 NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是__________________。
③NO2、NO的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)________n(NO)，若不能完全吸收，你认为可以采取哪种最简单的措施确保有害气体被完全吸收：________________________________________________________________________。
4．亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料，可配制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的，其部分工艺流程如图：
(1)等物质的量的NO与NO2被Ca(OH)2吸收，反应的化学方程式为________________________________________________________________________
____________________。
(2)吸收时，采用气－液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是________________________________________。
(3)该工艺需控制NO和NO2的物质的量之比接近1∶1，若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致____________________________；若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致
________________________________________________________________________。
(4)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中会发生分解，产物之一是NO，其分解反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________。
归纳总结
废气中氮氧化物的脱硝方法
(1)汽车尾气一般用催化转化法，在催化剂等条件下，将氮的氧化物转化为N2。
(2)硝酸工业尾气一般采用碱液吸收法，将氮的氧化物转化为化工原料或产品。
考点二　硝酸
必备知识 · 助学教材
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，与水以任意比互溶。
硝酸与水分子之间能形成氢键。
2．化学性质
(1)不稳定性
化学方程式为________________________________________。
　[微思考1]　①市售浓硝酸呈黄色的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②浓硝酸的保存方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)强氧化性
①与金属反应
稀硝酸与铜反应：
________________________________________________________________________。
浓硝酸与铜反应：
________________________________________________________________________。
②常温下，浓硝酸使Fe、Al钝化。
可用铁或铝制容器盛放浓硝酸。
③与非金属反应
如浓硝酸与C的反应：________________________________。
稀硝酸不与C反应。
④与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+、FeO等还原性物质，如3SO2＋＋2NO↑＋4H＋。
师说·助学
①一般情况下，硝酸的还原产物分别为HNO3(浓)―→NO2，HNO3(稀)―→NO。②浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。
该反应过程中浓硝酸表现出酸性和强氧化性。
③王水是指浓硝酸和浓盐酸体积比为1∶3的混合物，可溶解Au、Pt等。
[微思考2]　(1)下列实验事实分别利用了硝酸的什么性质？
①浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色：
________________________________________________________________________
______________。
②稀硝酸与锌反应不能生成氢气：
________________________________________________________________________。
③要用棕色瓶盛装浓硝酸：
________________________________________________________________________。
④硝酸能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去：____________。
(2)写出稀硝酸氧化下列物质的离子方程式。
SO2：________________________________________________________________________。
HI：________________________________________________________________________。
FeO：________________________________________________________________________。
关键能力 · 拓展教材
一、硝酸的性质
1．(2025·铁岭六校联考)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
2．(2025·河北石家庄三模)某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应，并探究其气体产物，设计如图所示实验。下列说法正确的是(　　)
A．澄清石灰水变浑浊，说明C与浓硝酸反应生成了CO2
B．试管上部出现红棕色气体说明C与浓硝酸反应生成了NO2
C．硝酸在该反应中既体现酸性又体现强氧化性
D．该实验无法说明木炭与浓硝酸是否反应
二、硝酸与金属反应的计算
3．向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
(1)反应开始阶段产生________色气体，化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(3)当溶解1.92 g Cu时，若只得到NO2、NO两种气体共1.12 L(标准状况)，计算反应消耗HNO3的物质的量(写出计算过程)：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)等反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．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)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，则原硝酸溶液的浓度为____________ mol·L-1。
归纳总结
计算硝酸与金属反应的4种方法
(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中氮原子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(不考虑水电离出的H＋、OH－)有＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
(4)离子方程式计算法：金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属(或H＋、进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。
素养落实·活用教材
考教互应　命题溯源悟真谛——考教衔接突出创新性应用性
命题溯源
[示例]　(2024·湖南卷，7)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HNO3中表面钝化
B.锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3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
[教材溯源]　该实验源于人教版必修第二册第15页中的“实验5－8”。
[关键能力]　金属铜遇稀硝酸不会产生钝化。开始反应速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，故A项说法错误；由于装置内有空气，铜和稀HNO3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项说法错误；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项说法正确；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项说法错误。
[考教衔接]　备考时，要引导学生善于挖掘教材中实验的考查价值，学会从不同角度、不同层次进行全方位的理解和分析。
[变式]　(2026·四川泸县一中检测)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　　)
① ② ③
A.①中产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
真题体验
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)用稀硝酸溶解少量Cu粉：3Cu＋8H＋＋===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(2025·山东卷，5D)(　　)
(2)NO2与H2O反应：3NO2＋H2O===2H＋＋＋NO(2025·浙江1月卷，8B)(　　)
(3)试管壁上的银镜用稀硝酸清洗：Ag＋2H＋＋===Ag＋＋NO2↑＋H2O(2024·新课标卷，10A)(　　)
(4)H2SO3溶液中滴入Ba(NO3)2溶液：H2SO3＋Ba2+===BaSO3＋2H＋(2024·浙江6月卷，8B)(　　)
(5)汽车尾气处理：2NO＋4CON2＋4CO2(2024·江苏卷，6A)(　　)
电催化生成N2的阳极反应：＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O(2024·江苏卷，6B)(　　)
(7)硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和通风(2024·河北卷，2D)(　　)
2．(2025·江苏卷，1)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
3．(2023·江苏卷，8)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
B．工业制硝酸过程中的物质转化：HNO3
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＋CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
4．(2025·广东卷，15)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
提示：完成课时作业(十九)
第19讲　氮及其氧化物　硝酸 〔基础课〕
考点一　氮及其氧化物
必备知识·助学教材
1．自然　人工
[微思考1]　提示：①N2的稳定性　②N2的氧化性　③N2的还原性　④N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量
3．(2)红棕　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
[微思考2]　提示：方案一：将气体分别通入盛有少量有机溶剂(如苯、四氯化碳)的试管中，溶液变橙红色的是溴蒸气，无变化的是NO2。
方案二：将气体分别通入盛有少量水的试管中，溶液变黄的是溴蒸气，气体颜色消失，溶液无明显变化的是NO2。
方案三：将气体分别通入盛有少量硝酸银溶液的试管中，产生淡黄色沉淀的是溴蒸气，无沉淀生成的是NO2。
关键能力·拓展教材
1．解析：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。
答案：D
2．解析：(3)依据NO2与H2O的反应可知，剩余无色气体只能是O2或NO。①若剩余O2，则按n(NO2)∶n(O2)＝4∶1，恰好反应的气体为10 mL，V(NO2)＝10 mL×＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL；②若剩余气体为 2 mL NO，则按n(NO2)∶n(O2)＝4∶1，恰好反应的气体为12 mL－2 mL×3＝6 mL，V(O2)＝6 mL×＝1.2 mL，V(NO2)＝12 mL－1.2 mL＝10.8 mL。
答案：(1)①2NO＋O2===2NO2　②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3　4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
(3)①O2　8 mL、4 mL　②NO　10.8 mL、1.2 mL
3．答案：(1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O　4∶3
(3)①2NO2 ＋2NaOH ===NaNO3＋NaNO2＋H2O　②NaNO2　③≥　补充适量空气
4．答案：(1)NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O
(2)使NO、NO2与石灰乳充分接触，加快吸收速率，提高吸收效率
(3)产品中含有Ca(NO3)2　NO不能完全吸收，污染空气
＋2NO↑＋H2O
考点二　硝酸
必备知识·助学教材
2．(1)4HNO3(浓)　2H2O＋4NO2↑＋O2↑
[微思考1]　提示：①HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中
②保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，放置于阴凉处
(2)①3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
③C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
[微思考2]　提示：(1)①酸性和强氧化性　②强氧化性　③不稳定性　④酸性　(2)3SO2＋＋2NO↑＋4H＋　6I－＋＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O　3FeO＋＋10H＋===3Fe3+＋NO↑＋5H2O
关键能力·拓展教材
1．解析：在具支试管中铜丝和浓硝酸反应生成硝酸铜和氮的氧化物，生成的氮的氧化物被氢氧化钠溶液吸收，以此解题。浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，随着反应进行生成一氧化氮，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。
答案：D
2．解析：试管上部有空气，使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳可能是碳与氧气加热反应生成的，无法确定二氧化碳是碳与浓硝酸反应生成的，A错误；浓硝酸不稳定，受热易分解发生反应4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O生成NO2，试管上部红棕色气体可能来自硝酸分解，不一定是木炭与硝酸反应生成，B错误；碳与浓硝酸反应生成的产物为CO2、NO2和H2O，无硝酸盐生成，硝酸中N元素化合价仅从＋5降为＋4只体现硝酸的氧化性，C错误；浓硝酸分解可产生NO2为红棕色气体，且使澄清石灰水变浑浊的CO2可能是碳与氧气反应生成的，无法确定红棕色气体NO2及可能的CO2是否来自木炭与硝酸的反应，D正确。
答案：D
3．答案：(1)红棕　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　(3)被还原的n(HNO3)＝＝0.05 mol；反应生成n[Cu(NO3)2]＝＝0.03 mol，所以反应消耗n(HNO3)＝0.03 mol×2＋0.05 mol＝0.11 mol　(4)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成HNO3，又能与过量的铜反应
4．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。解方程组得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol。则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)HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2+全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为10-3aV mol，也就是以＝ mol·L-1。
答案：(1)5.824　5.376　(2)
素养落实·活用教材
命题溯源
[示例]　答案：C
[变式]　解析：①中浓HNO3受热分解，发生反应4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故B正确；根据①和②，浓硝酸分解产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故C正确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故D错误。
答案：D
真题体验
1．答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√
2．解析：工业合成氨的反应为N2和H2反应生成NH3，氮气是直接反应物，A正确；湿法炼铜的原理是通过Fe置换CuSO4中的Cu，反应不涉及氮气，B错误；高炉炼铁中氮气作为空气成分进入高炉，但未参与还原铁矿石的主要反应，C错误；接触法制硫酸涉及硫或硫化物的氧化，氮气未参与反应，D错误。
答案：A
3．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生成NO2，A正确；氮气与氧气在高温条件下生成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，该反应的化学方程式为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。
答案：B
4．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与装置中氧气发生化合反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2，故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而使溶液最终呈酸性，故c中溶液颜色会褪去，D正确。
答案：C(共85张PPT)
第19讲　氮及其氧化物　硝酸〔基础课〕
复习目标
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。
必备知识 · 助学教材
1.氮元素的存在形态和氮的固定
人工
自然
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
　[微思考1]　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：
________________________________________。
N2的稳定性
N2的氧化性
N2的还原性
N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量
3．氮的氧化物
其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(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，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5。
(2)NO和NO2的比较
性质 NO NO2
色、味、态 无色无味的气体 ________色、有刺激性气味的气体
水溶性 不溶于水 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 2NO＋O2===2NO2 不反应
红棕
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
　[微思考2]　已知液溴极易汽化成红棕色的溴蒸气，你能设计哪些简单的实验鉴别二氧化氮和溴蒸气。
提示：方案一：将气体分别通入盛有少量有机溶剂(如苯、四氯化碳)的试管中，溶液变橙红色的是溴蒸气，无变化的是NO2。
方案二：将气体分别通入盛有少量水的试管中，溶液变黄的是溴蒸气，气体颜色消失，溶液无明显变化的是NO2。
方案三：将气体分别通入盛有少量硝酸银溶液的试管中，产生淡黄色沉淀的是溴蒸气，无沉淀生成的是NO2。
4．氮氧化物对环境的影响
(1)光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。
(2)硝酸型酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
(3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。
(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。
CO也能与血红蛋白结合使人中毒。
答案：D
二、氮氧化物溶于水问题分析
2．NO、NO2产生酸雨的过程可表示为
(1)写出该循环中两步反应的化学方程式：
①__________________________________；
②_____________________________________。
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)分别写出NO或NO2与O2、H2O恰好反应完全转化为HNO3的总化学方程式：________________________，______________________。
(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______________。
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
O2
8 mL、4 mL
NO
10.8 mL、1.2 mL
4∶3
(3)工业尾气中氮氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：_______________________________________。
②NO与NO2按物质的量之比1∶1 被足量 NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是_________。
③NO2、NO的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)_____n(NO)，若不能完全吸收，你认为可以采取哪种最简单的措施确保有害气体被完全吸收：____________________。
2NO2 ＋2NaOH ===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NaNO2
≥
补充适量空气
(1)等物质的量的NO与NO2被Ca(OH)2吸收，反应的化学方程式为___________________________________________。
(2)吸收时，采用气－液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从吸收塔顶喷淋)，其目的是
______________________________________________________。
NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O
使NO、NO2与石灰乳充分接触，加快吸收速率，提高吸收效率
产品中含有Ca(NO3)2
NO不能完全吸收，污染空气
归纳总结
废气中氮氧化物的脱硝方法
(1)汽车尾气一般用催化转化法，在催化剂等条件下，将氮的氧化物转化为N2。
(2)硝酸工业尾气一般采用碱液吸收法，将氮的氧化物转化为化工原料或产品。
必备知识 · 助学教材
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，与水以任意比互溶。
硝酸与水分子之间能形成氢键。

4HNO3(浓)
2H2O＋4NO2↑＋O2↑
　[微思考1]　①市售浓硝酸呈黄色的原因是
__________________________________________________。
②浓硝酸的保存方法是
_____________________________________________________。
HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中
保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中，放置于阴凉处
(2)强氧化性
①与金属反应
稀硝酸与铜反应：
_______________________________________________。
浓硝酸与铜反应：
__________________________________________________。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
师说·助学
①一般情况下，硝酸的还原产物分别为HNO3(浓)―→NO2，HNO3(稀)―→NO。②浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。
该反应过程中浓硝酸表现出酸性和强氧化性。
③王水是指浓硝酸和浓盐酸体积比为1∶3的混合物，可溶解Au、Pt等。
[微思考2]　(1)下列实验事实分别利用了硝酸的什么性质？
①浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色：
____________________________。
②稀硝酸与锌反应不能生成氢气：_________________。
③要用棕色瓶盛装浓硝酸：____________。
④硝酸能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去：____________。
酸性和强氧化性
强氧化性
不稳定性
酸性
(2)写出稀硝酸氧化下列物质的离子方程式。
SO2：______________________________________。
HI：__________________________________________________。
FeO：____________________________________________。
关键能力 · 拓展教材
一、硝酸的性质
1．(2025·铁岭六校联考)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
答案：D
解析：在具支试管中铜丝和浓硝酸反应生成硝酸铜和氮的氧化物，生成的氮的氧化物被氢氧化钠溶液吸收，以此解题。浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，随着反应进行生成一氧化氮，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。
2．(2025·河北石家庄三模)某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应，并探究其气体产物，设计如图所示实验。
下列说法正确的是(　　)
A．澄清石灰水变浑浊，说明C与浓硝酸反应生成了CO2
B．试管上部出现红棕色气体说明C与浓硝酸反应生成了NO2
C．硝酸在该反应中既体现酸性又体现强氧化性
D．该实验无法说明木炭与浓硝酸是否反应
答案：D
二、硝酸与金属反应的计算
3．向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
(1)反应开始阶段产生________色气体，化学方程式为
____________________________________________。
(2)反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为
__________________________________________。
红棕
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)当溶解1.92 g Cu时，若只得到NO2、NO两种气体共1.12 L(标准状况)，计算反应消耗HNO3的物质的量(写出计算过程)：
(4)等反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是
加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成HNO3，又能与过量的铜反应
4．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)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，则原硝酸溶液的浓度为
____________ mol·L-1。
5.824
5.376

命题溯源
[示例]　(2024·湖南卷，7)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HNO3中表面钝化
B.锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3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
答案：C
[教材溯源]　该实验源于人教版必修第二册第15页中的“实验5－8”。
[关键能力]　金属铜遇稀硝酸不会产生钝化。开始反应速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，故A项说法错误；由于装置内有空气，铜和稀HNO3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项说法错误；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项说法正确；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项说法错误。
[考教衔接]　备考时，要引导学生善于挖掘教材中实验的考查价值，学会从不同角度、不同层次进行全方位的理解和分析。
[变式]　(2026·四川泸县一中检测)下述实验中均有红棕色气体产生。
① ② ③
对比分析所得结论不正确的是(　　)
A.①中产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
答案：D
×
√
×
×
×
×
√
2．(2025·江苏卷，1)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
答案：A
解析：工业合成氨的反应为N2和H2反应生成NH3，氮气是直接反应物，A正确；湿法炼铜的原理是通过Fe置换CuSO4中的Cu，反应不涉及氮气，B错误；高炉炼铁中氮气作为空气成分进入高炉，但未参与还原铁矿石的主要反应，C错误；接触法制硫酸涉及硫或硫化物的氧化，氮气未参与反应，D错误。
答案：B
4．(2025·广东卷，15)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。

答案：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与装置中氧气发生化合反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2，故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而使溶液最终呈酸性，故c中溶液颜色会褪去，D正确。
1．(2026·湖南怀化五中检测)据研究，NO广泛分布于生物体内各组织中，可将积存在血管壁上的脂肪、胆固醇带走，被称为“血管清道夫”。下列说法中错误的是(　　)
A．NO极易与氧气反应生成一种红棕色气体
B．实验室中，可利用铜与稀硝酸的反应制取NO
C．人体吸入大量NO气体，可以预防心血管疾病
D．雷雨天气，氮气和氧气能生成NO
答案：C
2．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
答案：D
解析：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项不准确。
3．下列关于氮及其化合物的探究，结论和解释正确的是(　　)
选项 操作和现象 结论和解释
A 铜丝溶解于稀HNO3，生成无色气体 金属能与强酸反应置换出氢气
B NH3能使热的氧化铜产生红色物质 NH3有还原性
C N2与H2混合加热不反应 N的非金属性弱
D NO2被NaOH溶液吸收 NO2是酸性氧化物
答案：B
4.某集气瓶内装有红棕色气体，加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡，得橙黄色溶液，气体颜色消失；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是(　　)
A．N2、NO2、Br2(g)
B．NO2、NO、N2
C．NO2、NO、O2
D．N2、O2、Br2(g)
答案：A
解析：溴蒸气和二氧化氮气体均呈红棕色，所以至少含有溴蒸气和二氧化氮气体中的一种；溴水为橙黄色，所以含有溴蒸气；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明有一氧化氮存在，二氧化氮在水溶液中发生氧化还原反应生成硝酸和一氧化氮，再打开玻璃片后，一氧化氮遇到氧气迅速变为二氧化氮，所以至少还存在二氧化氮或NO气体中的一种。
5．下列装置或操作不能达到相应实验目的的是(　　)
A.生成NO2 B.收集NO2
C.吸收NO2尾气 D.使NO2充分转化为HNO3
答案：B
解析：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。
答案：C
7．(10分)科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中氨有关，转化关系如图所示：
回答下列问题。
(1)从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有
___________________________(写化学式)。
(2)写出SO2转化为SO3的化学方程式：
______________________________________________。
(3)工业上合成氨的化学方程式为
____________________________________________________。
SO2、SO3、N2O5
2SO2＋O2 2SO3
N2＋3H2 2NH3
(4)实验室长期保存浓硝酸需使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处，其原因为______________________________(用化学方程式表示)。
(5)氨与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为_______________________________。
8．(2026·河南驻马店高级中学检测)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)
A.①② B．③④ C．②③④ D．②④
实验操作 现象 解释或结论
① 过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3+
② 浓HNO3久置或光照 变黄色 HNO3不稳定易分解
③ Al箔插入稀HNO3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HNO3点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红后褪色 浓HNO3具有酸性和强氧化性
答案：D
解析：过量的Fe粉加入稀HNO3生成Fe2+，加入KSCN溶液时颜色不变，故①错误；浓HNO3久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3溶液中，故②正确；Al箔遇浓HNO3钝化，稀HNO3会使Al箔溶解，故③错误；浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故④正确。
9．(2026·石家庄二十三中检测)兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验。
序号 实验操作(室温)及实验现象
① 将足量的铜粉加入1 mL 10 mol·L-1 HNO3中，溶液呈绿色，产生红棕色气体
② 将足量的铜粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3中，溶液呈蓝色，产生无色气体
③ 将足量的铁粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3中，溶液呈浅绿色，无气体产生
下列说法正确的是(　　)
A.实验①②反应后溶液颜色不同，说明氧化产物不同
B．实验②中产生的气体可用向上排空气法收集
C．实验③中铁发生了钝化
D．以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关
答案：D
序号 装置及试剂 试剂a 现象
① 几滴浓NaOH溶液, 溶液变为浅绿色
② 几滴含有KSCN的FeCl2溶液, 溶液变为红色
③ 几滴酸性KMnO4溶液 紫红色褪去
④ 充分加热后冷却，再滴加几滴酸性KMnO4溶液, 紫红色未褪去
下列结论错误的是(　　)
A．实验①说明加入的NaOH促进了HNO2的电离
B．实验②说明氧化性：HNO2＞Fe3+
C．因为HNO2具有还原性，故实验③中可观察到紫红色褪去
D．实验④紫红色未褪去的原因为HNO2已分解
答案：B
11．(2026·河北衡水二模)向260 mL 10 mol·L-1硝酸溶液中加入铜粉，生成的气体体积(V)(标准状况)(过程中仅产生NO和NO2气体)、转移电子的物质的量n(e－)与铜的物质的量n(Cu)间关系如图所示。

答案：C
12.(10分)向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入足量铁粉，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。
Fe2+
0.1
0.2
3.36

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