1、第四讲 氮及其重要化合物1.了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。3.掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法) 。4.以上各部分知识的综合应用。氮气及氮的氧化物知识梳理1.氮气写出有关化学方程式：3MgN 2 Mg3N2；= = = = =点 燃 N 23H 2 2NH3； 高 温 、高 压 催 化 剂N 2O 2 2NO。= = = = =放 电 或 高 温 2.氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N 2O、NO、N 2O3、NO 2、N 2O4、 N2O5 等。完成下表中 NO 和 NO2 的比较：N
2、O NO2颜色 无色 红棕色毒性 有毒 有毒物理性质溶解性 不溶 能溶与 O2 反应 2NO O2=2NO2化学性质 与 H2O 反应 3NO2H 2O=2HNO3NO3.氮氧化物对环境的污染及防治(1)常见的污染类型光化学烟雾：NO x在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾。酸雨：NO x排入大气中后，与水反应生成 HNO3 和 HNO2，随雨雪降到地面。破坏臭氧层：NO 2 可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。NO 与血红蛋白结合使人中毒。(2)常见的 NOx尾气处理方法碱液吸收法2NO22NaOH= =NaNO3NaNO 2H 2ONO2NO2
3、NaOH= =2NaNO2H 2ONO2、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)，一般适合工业尾气中 NOx的处理。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(N 2)或 NOx与 CO 在一定温度下催化转化为无毒气体(N 2 和 CO2，一般适用于汽车尾气的处理 )。自我检测1.判断正误(正确的打“” ，错误的打 “”)。(1)豆科植物通过根瘤菌吸收空气中的氮属于氮的固定，是化学变化。( )(2)汽车尾气中的氮氧化合物是由游离态氮转化来的。( )(3)氮元素有负化合价，正化合价和零价，因而常温下，N 2 既能与氧气反应，又能与H2 反应。(
4、 )(4)在实验室里，NO 和 NO2 均用排水法收集。( )(5)可用 NO2 与水反应制取硝酸，故 NO2 是酸性氧化物。( )(6)通过灼热的镁粉，可除 N2 中的少量 O2。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6)2.将空气中氮气转化成氮的化合物的过程称为固氮。下图中能实现人工固氮的是( )解析：选 D。选项 A、C 为自然固氮，合成氨为人工固氮。3.(教材改编题)下列环境问题与 NO2 的排放有关的是_。A.酸雨 B.臭氧空洞 C.温室效应 D.光化学烟雾E.PM2.5答案：ABD(1)氮的固定是指氮元素由单质转化为化合物的过程，并非气态变为固态的意思，如N2NO，
5、N 2NH 3 都属于氮的固定，而氨气生成氯化铵就不是。(2)氮的氧化物都有毒，其中 NO2 与 N2O4 存在下列平衡：2NO 2N2O4，因此实验测得 NO2 的平均相对分子质量总大于 46。(3)验证某无色气体是 NO 的方法：向无色气体中通入 O2(或空气) ，无色气体变为红棕色，即证明该气体为 NO。(4)NO2 既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO 2 能使湿润的淀粉KI 试纸变蓝。(教材改编题)一个大试管的容积为 27 mL，装满二氧化氮和氧气，把它倒扣在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为 2 mL。则通入的 O2 体积可能是 或 。解析 NO 2、O 2 混合
6、气体与水反应的计算关系式符合下列化学方程式：4NO2O 22H 2O=4HNO3。若剩余的 2 mL 气体为 O2，则参加上式反应的 NO2 和 O2 的总体积为 27 mL2 mL 25 mL，则原混合气体中，NO 2 的体积为 25 mL 20 mL，O 2 的体积为 27 mL20 45mL 7 mL。若剩余的 2 mL 气体为 NO，该气体由 NO2 和 O2 共同反应后剩余了 6 mL 的 NO2 再单独与水反应而得，则按 4NO2O 22H 2O=4HNO3 反应的 NO2 和 O2 的总体积为 27 mL 6 mL21 mL，则原混合气体中，O 2 的体积为 21 mL 4.2
7、mL。15答案 7 mL 4.2 mL一个大试管的容积为 24 mL，收集满一氧化氮气体，把它倒扣在盛满水的水槽里再通入氧气，一段时间后，试管里剩余气体体积为 2 mL。则通入的 O2 体积可能是 或 。解析：NO、O 2 混合气体与水反应的计算关系式符合下列化学方程式：4NO3O 22H 2O=4HNO3。若剩余的 2 mL 气体为 O2，则是 24 mL NO 被氧气按上述方程式完全反应后又通入了 2 mL O2，则 O2 的体积为 24 mL 2 mL20 mL 。34若剩余的 2 mL 气体为 NO，该气体是由 NO 与 O2 共同反应后剩余了 2 mL 的 NO，则按 4NO3O 2
8、2H 2O=4HNO3 反应的 NO 体积为 24 mL2 mL22 mL，则通入 O2 的体积为 22 mL 16.5 mL。34答案：20 mL 16.5 mL有关氮的氧化物溶于水的计算(1)NO2 和 O2 的混合气体溶于水时，由 4NO2O 22H 2O=4HNO3 可知，当体积比：V(NO2)V (O2) 4 1，恰 好 完 全 反 应41，NO2过 量 ，剩 余 气 体 为 NO43NO2过 量 ，剩 余 气 体 为 NO25，剩 余 NO )题组一 氮气和氮的氧化物对环境的影响1.(2015高考北京卷)下列关于自然界中氮循环 (如下图)的说法不正确的是( )A.氮元素均被氧化B.
9、工业合成氨属于人工固氮C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化D.碳、氢、氧三种元素也参加了氮循环解析：选 A。A.N 2NH 3 过程中氮元素由 0 价变为3 价，被还原。 B.工业合成氨的过程属于人工固氮。C.1828 年，德国化学家维勒首次利用无机物氰酸铵合成了尿素；而含氮的有机物也可以直接分解为无机物。D. 雷电发生时涉及的反应有N2O 2 2NO，2NOO 2=2NO2，3NO 2H 2O=2HNO3NO，HNO 3 进入土= = = = =放 电 壤，与矿物质结合成硝酸盐；豆科植物也可以将 N2 合成氮肥，生物体内含有碳元素，所以碳、氢、氧三种元素都参加了氮循环。2.汽车尾气主要含有
10、CO2、CO、SO 2、NO x等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。(1)汽车尾气中的 CO 来自于 ，NO 来自于 。汽车尾气对环境的危害主要有 (至少填两种) 。(2)NOx能形成酸雨，写出 NO2 转化为 HNO3 的化学方程式：_。(3)汽车尾气中的 CO、NO x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：_。(4)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH36NO 5N26H 2O，8NH 36NO 2 7N212H 2O。同= = = = =催 化 剂 = = = = =催 化 剂 温同压下，
11、3.5 L NH3 恰好将 3.0 L NO 和 NO2 的混合气体完全转化为 N2，则原混合气体中NO 和 NO2 的体积之比是 。解析：(1)汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生 CO；当空气过量时，N 2 和 O2 在放电或高温条件下反应生成 NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应。(3)CO、NO x反应后生成的无毒气体为 CO2 和 N2。(4)设 NO 的体积为 V(NO)，NO 2 的体积为 V(NO2)，依据方程式知，处理 NO 需 V(NH3) V(NO)，处理 NO2 需 V(NH3) V(NO2
12、)，则有23 43V(NO) V(NO2) 3.0 L23V(NO) 43V(NO2) 3.5 L)解得：V(NO)0.75 L，V(NO2)2.25 L，则 V(NO)V (NO2)13。答案：(1)汽油的不完全燃烧 N 2 与 O2 在汽车汽缸内的高温环境下的反应 形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)(2)3NO2H 2O=2HNO3NO(3)2CO2NO N22CO 2= = = = =催 化 剂 (4)13题组二 氮氧化物溶于水的定量判断3.在一定条件下，将 NO2 和 O2 的混合气体 12 mL 通入足量水中，充分反应后剩余 2 mL 气体 (同温同压下)
13、，则原混合气体中氧气的体积为( )1.2 mL 2.4 mL3 mL 4 mLA. B. C. D.解析：选 D。首先分析剩余的 2 mL 气体有两种可能。如果剩余 2 mL O2，则 V(NO2) (122) mL8 mL，则混合气中的 V(O2)12 mL8 mL4 mL。若剩余的 2 mL 气45体是 NO，则混合气中的 V(O2)(12 mL2 mL 3) 1.2 mL，D 项正确。154.如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满 NO2 和 NO 气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两
14、个试管内溶液的物质的量浓度之比为( )A.11 B.57C.75 D.43解析：选 A。在相同条件下，将 NO2、NO 分别装满两个容积相同的试管，依据阿伏加德罗定律，n(NO 2)n(NO)，根据氮原子守恒所得硝酸的物质的量相同，溶液的体积相同，所以两个试管中溶液的物质的量浓度之比为 11。解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理无论是单一气体(NO 2)，还是 NO、NO 2、O 2 中的两者或三者的混合气体，反应的实质是 3NO2H 2O=2HNO3NO ，2NOO 2=2NO2，故若有气体剩余只能是 NO 或 O2，不可能是 NO2。故强调牢记以下 2 个总方程式。(1)若 NO 和
15、 O2 通入水中，总关系式为 4NO3O 22H 2O=4HNO3。(2)若 NO2 和 O2 通入水中，总关系式为 4NO2O 22H 2O=4HNO3。 氨和铵盐知识梳理1.氨气(1)分子结构和物理性质电子式 密度 气味 水溶性比空气小强烈刺激性气味极易溶于水(1700)(2)化学性质(填化学方程式 )(3)实验室制取2NH 4ClCa(OH) 2 2NH3CaCl 22H 2O反 应 原 理 = = = = = 固体固体 气体(与用 KClO3 和 MnO2反 应 装 置 或 KMnO4 制 O2 的装置相同 )用碱石灰干燥净 化 装 置向下排空气法收 集 装 置验 满 方 法 用 湿
16、润 的 红 色 石 蕊 试 纸 置 于 试 管 口 ，试 纸 变 蓝 色 将 蘸 有 浓 盐 酸 的 玻 璃 棒 置 于 试 管 口 ，有 白 烟 产 生 )收集时，一般在管口塞一团棉花，可减小 NH3 与空气的对流速度，收集到尾 气 装 置纯净的 NH3(4)用途作为化工原料，用于制硝酸、铵盐、纯碱、尿素；用作制冷剂。2.铵盐(1)(2)NH 的检验4待 检 物 强 碱 无 色 气 体 湿 润 红 色 石 蕊 试 纸 试 纸 变 蓝 色 结 论 自我检测1.判断正误(正确的打“” ，错误的打 “”)。(1)氨气溶于水能导电，所以氨气是电解质。( )(2)实验室可用浓氨水与生石灰制取氨气。(
17、)(3)氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验。( )(4)实验室制取氨气的方法是加热分解氯化铵。( )(5)铵盐加热都易分解，产生氨气。( )(6)氨水中含氮微粒中最多的微粒是 NH 。( )4(7)铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 2.(教材改编题)下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是 ( )A. B.C. D.解析：选 D。NH 4Cl 受热可产生 NH3 和 HCl，但两者遇冷会重新反应生成 NH4Cl，在此过程中还有可能出现堵塞导管的情况，因此不能用的方法制取氨气。中试管口未向下倾斜，会导致加热产
18、生的水蒸气冷凝后发生倒流而使试管炸裂，不可行。浓氨水滴入氧化钙固体中，会发生 CaO NH3H2O=Ca(OH)2NH 3，故可用的方法制取氨气。浓氨水受热挥发出氨气，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的 NH3，所以符合要求。(1)NH3 是中学化学中唯一的碱性气体，可在推断题中作为解题的突破口，确定 NH3或 NH 的存在。 4(2)氨水的成分是三分子：NH 3、NH 3H2O、H 2O；三离子：NH 、OH 、H ，氨水呈 4弱碱性。计算氨水浓度时，溶质视为 NH3。(3)NH4Cl 受热易分解：NH 4Cl NH3HCl，NH 3 和 HCl 不共存：= = = = = NH3HCl =N
19、H4Cl，但这两个反应不是可逆反应。(2016高考全国卷，26，14 分) 氮的氧化物(NO x)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用 NH3 将 NOx还原生成 N2。某同学在实验室中对 NH3 与 NO2反应进行了探究。回答下列问题：(1)氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的 ，反应的化学方程式为_。欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置 (按气流方向，用小写字母表示) 。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的 NH3 充入注射器 X 中，硬质玻璃管 Y 中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子 K1、K 2 夹好 )。在一定温度下按图示装置进行实
20、验。操作步骤 实验现象 解释原因打开 K1，推动注射器活塞，使 X 中的气体缓慢通入 Y 管中Y 管中_反应的化学方程式：_将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温Y 管中有少量水珠 生成的气态水凝聚打开 K2 _解析 (1)观察装置知，A 装置适合加热固体制备气体，B 装置适合加热液体与固体制备气体或加热液体制备气体。实验室通过氯化铵和消石灰共热制备氨气，加热固体混合物制备气体，可以选择 A 装置作氨气的发生装置，化学方程式为 2NH4ClCa(OH) 22NH3CaCl 22H 2O。实验室还可以通过加热浓氨水制备氨气，故也可以选= = = = = 择 B 装置作氨气的发生装置，化学方
21、程式为 NH3H2O NH3H 2O。实验室= = = = = 用碱石灰干燥氨气，用向下排空气法收集氨气，用水吸收尾气中的氨气并注意防倒吸，故选择 C、 D、F 装置，注意连接干燥管时应大口进气，小口出气，所以，连接顺序为a、d、c、f 、e 、i 或 b、d、c、f 、e、i。(2)NO 2 呈红棕色，氨气与二氧化氮发生反应：8NH36NO 2 7N212H 2O，故观察到 Y 管中红棕色气体慢慢变浅。NH 3 与= = = = =催 化 剂 NO2 反应后生成的气态水凝聚，反应后气体分子数减少，装置 Y 内压强小于外压，故打开K2，氢氧化钠溶液会产生倒吸现象。答案 (1)A 2NH 4Cl
22、Ca(OH) 2 2NH3CaCl 22H 2O或 B = = = = = NH3H2O NH3H 2O dcfei= = = = = (2)红棕色气体慢慢变浅 8NH 36NO 2 7N212H 2O Z 中= = = = =催 化 剂 NaOH 溶液产生倒吸现象 反应后气体分子数减少，Y 管中压强小于外压上述例题实验验证了氨的还原性，资料表明，氨气可被多种氧化剂氧化，试写出以下条件时反应的化学方程式。(1)NH3 可将 NO 还原生成 N2：_；(2)氨气在催化剂作用下被氧气氧化：_；氨气在纯氧中燃烧生成氮气：_；(3)氨气被氯气氧化：_ ；(4)氨气还原氧化铜：_ 。答案：(1)4NH
23、36NO 5N26H 2O= = = = =催 化 剂 (2)4NH35O 2 4NO6H 2O 4NH 33O 2 2N26H 2O= = = = =催 化 剂 = = = = =点 燃 (3)2NH33Cl 2=N26HCl(Cl 2 过量)或 3Cl28NH 3=6NH4ClN 2(NH3 过量)(4)2NH33CuO N23Cu 3H 2O= = = = = 题组一 氨气 铵盐的性质实验1.探究氨气及铵盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )A.将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管，说明氨气极易溶于水B.向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的红色石蕊试
24、纸变蓝的气体，说明氨水中含有 NH4C.加热 NH4HCO3 固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明 NH4HCO3 具有热不稳定性D.将红热的 Pt 丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨气催化氧化的产物中有 NO解析：选 B。B 项，因为氨水中存在氨分子，加热，氨气逸出，也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能证明是铵根离子与氢氧化钠反应产生的氨气，错误；D 项，4NH 35O 24NO6H 2O，2NOO 2=2NO2，NH 3 的氧化产物应为 NO，正确。= = = = =Pt 2.如下图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向 NaOH 固体上滴几滴浓氨水，立即用
25、另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是( )选项 实验现象 解释A 浓盐酸附近产生白烟 NH3 与浓盐酸反应产生了 NH4Cl 固体B 浓硫酸附近无明显现象 NH3 与浓硫酸不发生反应C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是 AlCl3 溶液D干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝NH3 是一种可溶性碱解析：选 A。NH 3 能与 HCl 发生化合反应，生成 NH4Cl 白色固体；NH 3 也能与 H2SO4发生化合反应，生成(NH 4)2SO4；NH 3 与氯化物溶液反应生成氢氧化物沉淀，该氯化物可以是氯化铝、氯化镁等；NH 3 溶于水生成 NH3H2O，NH 3H2O 是一
26、种可溶性碱，NH 3 是氢化物。题组二 氨气的制法3.某学习兴趣小组探究氨气的制取实验：(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气，其中合理的是 ( 填字母)。A.将氯化铵固体加热分解收集产生的气体B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中，收集产生的气体C.将碳酸氢铵加热分解产生的气体用碱石灰干燥D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中，收集产生的气体(2)根据上述正确的原理，该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气，适宜的装置是 。(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质与收集方法无关的是 (填序号 )。密度 颜色 溶解性 热稳定性 与氧气反应(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置，其中可行的
27、是 ，集气的原理是_。解析：(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨气，遇冷又转化为氯化铵固体，不能制取氨气；用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时，将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作，而且节约氨水的用量。(2)将浓氨水滴入氢氧化钠固体制氨气用 C 装置；将碳酸氢铵加热分解，产生的气体用碱石灰干燥制氨气选用 D 装置。(3) 收集气体可采用排空气法(密度、气体不能被氧气氧化等)，也可采用排水法 (不易溶于水)，与其他性质无关。(4)氨气极易溶于水，故采用向下排空气法收集。答案：(1)BC (2)CD (3) (4)d 利用氨气密度小于空气，采用短管进氨气，长管出空气，即可收集氨气题组三 喷泉实验4.(201
28、8舟山高三期中)如图是某课外活动小组的同学设计的 4 个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是( )A.挤压装置的胶头滴管使 CCl4 全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹B.挤压装置的胶头滴管使 NaOH 溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹C.用鼓气装置从装置的 a 处不断鼓入空气并打开止水夹D.向装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹解析：选 B。氯气易溶于有机溶剂四氯化碳，烧瓶中的气体压强就会减小，故能形成喷泉；氢气不溶于水，也不和氢氧化钠反应，所以烧瓶中的气体压强不会有明显的变化，故不能形成喷泉；用鼓气装置从装置的 a 处不断鼓入空气，使锥形瓶中液体进入烧瓶中，氨气极易溶于水，
29、烧瓶中的气体压强就会减小，故能形成喷泉；浓硫酸溶于水时放热，使得浓氨水受热分解产生氨气，和氯化氢气体反应，烧瓶中的气体压强就会减小，故能形成喷泉。5.如图，同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满NH 3、NO 2，进行喷泉实验。经充分反应后，圆底烧瓶内溶质的物质的量浓度( )A. B.C. D.不能确定解析：选 C。假设两个容器所处的状况均为标准状况， 中物质的量浓度计算公式为c( V L22.4 Lmol1 )V L molL1 ；中物质的量浓度计算公式为 c( L22.4 122.4 2V3Lmol 1) L molL 1。2V3 122.41.喷泉实验中学教材中喷泉实验装置如图所
30、示。实验操作是打开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管，则烧杯中的水由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉。(1)喷泉实验的原理因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使烧瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。(2)能形成喷泉的条件从原理上讲，气体要易溶于水或易与水反应，以形成足够大的压强差；从实验条件上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密性要好。(3)中学化学中常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表：气体 HCl NH3CO2、SO 2、Cl2、H 2SNO2 O2吸收剂水或 NaOH溶液水或盐酸浓 NaOH溶液水2.实验室制取少量 NH3 的两种简易方法(1)加热浓氨
31、水反应原理：NH 3H2O NH3H 2O。= = = = = 装置：见图甲。(2)浓氨水中加固态碱性物质反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH 3H 2ONH3H2ONH OH ，加入 4固态碱性物质(如 CaO、NaOH、碱石灰等)，消耗水且使 c(OH )增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进 NH3H2O 的分解。装置：见图乙。硝酸的性质及应用知识梳理1.物理性质色、味、态：无色、有刺激性气味的液体；挥发性：易挥发；水溶性：与水以任意比互溶；发烟硝酸：质量分数在 98%以上的硝酸。2.化学性质(1)不稳定性：4HNO 3 4NO2O 22H 2O。= = = = = 或 光 照(2)强
32、氧化性与金属反应a.与除 Au、Pt 外大部分金属反应浓硝酸与铜反应：Cu4HNO 3(浓)= =Cu(NO3)22NO 22H 2O；稀硝酸与铜反应：3Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H 2O。b.常温下浓硝酸使 Fe、Al 钝化。与非金属反应浓硝酸与炭反应：C4HNO 3(浓) CO24NO 22H 2O。= = = = = 与某些还原性化合物(如 Fe2 、SO 等形成的化合物) 反应。23(3)与有机物反应硝化反应(与 C6H6 反应)：C 6H6HNO 3 C6H5NO2H 2O。 浓 H2SO4 颜色反应：某些蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。自我检测1.判断正误(正
33、确的打“” ，错误的打 “”)。(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的“钝化”为化学变化。( )(2)可用稀硝酸与 FeS 固体反应制取 H2S。( )(3)浓硝酸在光照下久置，会变黄。( )(4)浓硝酸中滴加紫色石蕊试液，最终变为红色。( )答案：(1) (2) (3) (4)2.(教材改编题)下列关于硝酸的说法正确的是( )A.硝酸能与 Na2CO3 反应，但不生成 CO2B.硝酸能与 Na2S 反应制得 H2S 气体C.过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成D.常温下，铝和铁在浓 HNO3 中“钝化” ，说明铝和铁与浓 HNO3 不反应解析：选 C。硝酸与 Na2CO3 反应生成 CO2，A 错误
34、；硝酸能够氧化 Na2S，故不能生成 H2S 气体， B 错误；过量的铜与浓硝酸反应时，硝酸浓度减小成为稀硝酸后将有 NO 生成，C 正确；常温下，铝和铁在浓 HNO3 中“钝化” ，是铝和铁被浓硝酸氧化生成致密氧化膜而中断了反应， “钝化”是一种化学变化，D 错误。(1)浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为 HNO3(浓) NO 2，HNO 3(稀)NO；很稀的硝酸还原产物也可能为 N2O、N 2或 NH4NO3。(2)硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。(3)
35、常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化” ，故常温下，浓硝酸可用铁桶盛放。(4)硝酸几乎能够与所有的金属反应( 除 Au、Pt 外)，但不生成氢气；与变价金属反应时，金属能够被氧化为最高价态。(5)涉及 HNO3 的离子反应的问题处理注意 NO 在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下 NO 不能与 Fe2 、I 、SO 3 3、S 2 等还原性较强的离子大量共存。23硝酸盐被酸化可看作硝酸的存在，这种“勾兑”出的硝酸按照稀硝酸处理，还原产物为 NO。在书写离子方程式时，不要忽视 HNO3 的强氧化性，而将氧化还原反应简单的写成复分解反应。19.2 g 铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和 NO2、
36、N 2O4、NO 的混合气体，这些气体与一定量 O2(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。请问需要标准状况的 O2 多少升？解析 由题意可知：HNO 3 HNO3，则铜失去的电子最终被氧气 Cu NO2N2O4NO O2、H2O 所得，则有关系式 2CuO 2，O 2 的体积(标准状况)为 19.2 g64 g/mol222.4 L/mol3.36 L。答案 3.36 L足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和 NO2、N 2O4、NO 的混合气体，这些气体与 1.68 L O2(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 5 mo
37、lL 1 NaOH 溶液至 Cu2 恰好完全沉淀，则消耗 NaOH 溶液的体积是( )A.60 mL B.45 mLC.30 mL D.15 mL解析：选 A。由题意可知：HNO 3 HNO3，则 Cu 失去的电子数与 Cu NO2N2O4NO O2、H2O O2 得到的电子数相等，即 n(Cu)2n(O 2)2 0.15 mol。根据质量守恒及1.68 L22.4 Lmol 1NaOH 和 Cu(NO3)2 的反应可得关系式： n(NaOH)2nCu(NO 3)22n(Cu)0.3 mol，则V(NaOH) 0.06 L60 mL。0.3 mol5 molL 1解硝酸与金属反应计算题的整体思
38、路和计算方法(1)整体思路(2)计算方法原子守恒法HNO3 与金属反应时，一部分 HNO3 起酸的作用，以 NO 的形式存在于溶液中；一部 3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。电子守恒法HNO3 与金属的反应属于氧化还原反应，HNO 3 中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。电荷守恒法HNO3 过量时反应后溶液中(不考虑 OH )则有c(NO )c(H )nc(M n )(Mn 代表金属离子)。 3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 NO 在 H2SO4 提供 H 的条件
39、3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 或 NO 进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 3题组一 硝酸的基本性质及应用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的性质不相对应的一组是( )A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色 酸性和强氧化性B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气强氧化性C.要用棕色瓶盛装浓硝酸 不稳定性D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去 强氧化性解析：选 D。浓硝酸使紫色石蕊溶液变红表现的是酸性，使其褪色表现的是强氧化性，A 项正确；硝酸具有强氧化性，与锌反应生成的是氮的氧化物，不是
40、氢气，B 项正确；浓硝酸见光易分解，应用棕色试剂瓶存放，C 项正确；硝酸与 NaOH 溶液中和后，使溶液中的红色褪去，表现的是酸性，D 项错误。2.(2017高考北京卷)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( ) A.由中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B.红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C.由说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D.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解析：选 D。中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色 NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有 O2 生
41、成，产生的气体为混合气体，A 项正确；由 可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B 项正确；中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的 NO2 是还原产物，C 项正确；红热的木炭还可与空气中的 O2反应生成 CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了 CO2，D 项错误。题组二 硝酸与金属反应的计算3.(2018哈尔滨高三模拟)在某 100 mL 的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是 0.4 mol/L、0.1 mol/L，向该混合液中加入 1.92 g 铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中铜离子的物质的量浓度(不考虑溶液体积变化
42、 )是( )A.0.15 mol/L B.0.225 mol/LC.0.30 mol/L D.0.45 mol/L解析：选 B。溶液中同时存在 H 和 NO 时就能够与 Cu 发生反应。该溶液中 H 实 3际为 0.06 mol，应该根据离子方程式进行计算，正确解答思路为3Cu 8H 2NO = 3Cu2 2NO4H 2O 33 8 2 30.03 mol 0.06 mol 0.04 mol X根据各物质量的关系可知，H 不足，应根据 H 进行计算。 X30.06 mol80.022 5 mol，因此，铜离子浓度为 0.225 mol/L。0.022 5 mol0.1 L4.将 Mg、Cu 组
43、成的 m g 混合物投入适量稀 HNO3 中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物 NO 气体为 0.896 L(标准状况) ，向反应后的溶液中加入 2 molL1 NaOH 溶液 60 mL 时金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀的质量为( )A.(m2.28) g B.(m2.04) gC.(m3.32) g D.(m4.34) g解析：选 B。利用守恒法解答，当金属离子恰好沉淀时，m(沉淀) m(金属)m (OH )，守恒的巧妙之处在于，n(OH )n( 金属失去的电子)n(生成 NO 得到的电子) 30.896 L/22.4 Lmol1 0.12 mol，m (沉淀) m (金属)m
44、(OH )m g0.12 mol17 gmol1 ( m 2.04) g，B 正确。题组三 有关硝酸性质的实验探究5.某实验过程如图所示。则图的试管中的现象是( )A.无明显现象，因稀 H2SO4 不与铜反应B.铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色C.铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体D.铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色解析：选 D。生成的 Cu(NO3)2 在 H2SO4 的酸性条件下相当于又有了 HNO3，铜片会继续溶解生成 NO，NO 遇氧气生成红棕色的 NO2。6.在如图所示的实验装置中，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有适量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一大烧杯，请回答下列问题：(1)实验过程中，观察到的主要现象是_；_；_
