届高考化学一轮复习鲁科版学案第4章22《氮的氧化物和硝酸》.docx

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届高考化学一轮复习鲁科版学案第4章22《氮的氧化物和硝酸》

学案22氮的氧化物和硝酸

[考纲要求]　1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。

2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。

3.氮元素单质及其化合物知识的综合应用。

知识点一　氮气及氮的氧化物

1．氮气

（1）氮的固定

使空气中________的氮转化为________的过程。

（2）氮气的性质

①物理性质

纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的______。

②结构：

电子式为__________，结构式为______，氮氮三键的键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。

③化学性质

通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。

a．与H2反应：

__________________________________________________________。

b．与O2反应：

_________________________________________________________。

问题思考

1．N2的稳定性和氮元素的活泼性是否矛盾？

2．氮的氧化物

NO

NO2

物理性质

颜色

毒性

溶解性

化学性质

与O2反应

2NO＋O2===2NO2

与H2O反应

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

实验室制法（填化学方程式）

3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O

与人体、

环境的关系

①与血红蛋白结合使人中毒②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾

形成酸雨、光化学烟雾

特别提示　①氮的氧化物都是大气污染物。

②空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。

③空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。

④NO2：

既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。

NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。

问题思考

2．如何鉴别NO2与溴蒸气？

知识点二　硝酸

1．硝酸的物理性质

色味态：

________________；挥发性：

________；水溶性：

____________；发烟硝酸：

______________。

2．硝酸的化学性质

（1）强酸性

稀硝酸能使紫色石蕊试液变____色，浓硝酸能使石蕊试液先变____色，微热后褪色。

（2）不稳定性：

浓硝酸显黄色，是因为__________________________________________________，

说明浓硝酸具有________性，化学方程式为_________________________________

________________________________________________________________________。

（3）强氧化性

①与金属的反应

a．除Pt、Au外，大部分金属均能与HNO3反应。

b．Cu与浓、稀HNO3发生反应的化学方程式分别为：

________________________，

________________________________________________________________________。

c．Fe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生________，故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。

②与非金属反应

与浓HNO3反应时，非金属单质一般被氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸，如碳与浓HNO3反应的化学方程式为：

_________________________________________________

________________________________________________________________________。

③与某些还原性化合物或离子的反应，例如：

H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。

④王水

王水由________与________按体积比1∶3混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。

问题思考

3．酸的挥发性和不稳定性有何区别？

4．如何除去浓HNO3的黄色？

一、氮的氧化物与O2、H2O混合的计算方法

1．关系式法

（1）NO、O2、H2O之间的综合反应式是

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

由此可知当体积比

V（NO）：

V（O2）

（2）NO2、O2、H2O之间的综合反应式是

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

由此可知，当体积比

V（NO2）：

V（O2）

2．电子守恒法

NO和NO2转化为硝酸时是氧化还原反应，必然遵循电子得失守恒。

典例导悟1　将容积为50mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，倒置量筒在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5mL。

则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。

变式演练1　将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积是（　　）

①1.2mL　②2.4mL　③3.6mL　④4mL

A．①④B．②③C．①③D．②④

二、金属与硝酸反应中的有关计算

1．金属与硝酸反应一般不产生______，且浓HNO3一般被还原为________，稀HNO3被还原为______，随着反应的进行很稀的HNO3有可能被还原为N2O，甚至NH4NO3。

硝酸在反应中体现氧化性和酸性。

2．铁与硝酸反应要考虑Fe的用量，若Fe不足则生成__________，若Fe过量则生成__________。

3．铜与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时HNO3的还原产物为______，随着反应进行浓HNO3变稀，HNO3的还原产物为______，最终应得到__________的混合气体。

4．离子共存判断中的NO若在酸性条件下NO会表现出强氧化性，不能与Fe2＋、S2－、I－、SO、Br－等离子共存。

5．金属与HNO3的反应运用“守恒法”求解，一般类型有

（1）电子守恒

金属失电子数＝________________________________________________________。

（2）物料守恒

耗HNO3的量＝盐中NO的量（表现酸性的HNO3）＋__________________。

（3）电荷守恒

HNO3过量时反应后溶液中（不考虑OH－）有：

c（NO）＝c（H＋）＋____________________。

典例导悟2　（2011·安徽黄山统考）足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68LO2（标准状况）混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。

若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（　　）

A．60mLB．45mLC．30mLD．15mL

听课记录：

变式演练2　将32.64g铜与140mL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11.2L。

请回答：

（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VmLamol·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。

（3）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。

三、浓、稀硝酸氧化性的比较

典例导悟3　（2009·北京理综，27）某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验（夹持仪器已略去）。

实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。

由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。

可选药品：

浓硝酸、3mol·L－1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳

已知：

氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

（1）实验应避免有害气体排放到空气中。

装置③、④、⑥中盛放的药品依次是____________________。

（2）滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后________

________________________________________________________________________。

（3）装置①中发生反应的化学方程式是________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）装置②的作用是____________________，发生反应的化学方程式是

________________________________________________________________________。

（5）该小组得出的结论依据的实验现象是_____________________________________

________________________________________________________________________。

（6）实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。

甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。

同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确。

这些方案中可行的是（选填序号字母）__________。

a．加热该绿色溶液，观察颜色变化

b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化

c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化

d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化

题组一　氮的氧化物

1．判断正误

（1）CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在（　　）

（2010·山东理综－13C）

（2）NO可用于某些疾病的治疗（　　）

（2010·上海－4D）

（3）NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象（　　）

（2010·上海－13A）

（4）在pH＝0的溶液中，Na＋、NO、SO、K＋可以大量共存（　　）

（2010·福建理综－10B）

（5）用稀氢氧化钠溶液吸收NO2的离子方程式是2OH－＋2NO2===NO＋NO↑＋H2O（　　）

（2010·江苏－3C）

2．（2009·宁夏理综，7）将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2L（体积均在相同条件下测定），则该氮氧化合物的化学式为（　　）

A．NO2B．N2O3C．N2OD．N2O4

题组二　硝酸

3．（2010·北京理综，10）下列解释实验事实的方程式不准确的是（　　）

A．0.1mol·L－1CH3COOH溶液的pH>1：

CH3COOHCH3COO－＋H＋

B．“NO2球”浸泡在冷水中，颜色变浅：

2NO2（g）N2O4（g）　　　ΔH<0

（红棕色）　（无色）

C．铁溶于稀硝酸，溶液变黄：

3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O

D．向Na2CO3溶液中滴入