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2017年高考化学一轮复习精品导学案:专题4.5 氮的氧化物和硝酸(原卷版)

资料类别: 化学/学案

所属版本: 通用

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1.了解NO、NO2的性质。
2.掌握硝酸的性质和用途,结合金属与HNO3的反应,掌握守恒法的计算技巧。
3.了解氮的氧化物对环境及人类健康的影响。
 
一 氮气及其氧化物
1.氮气

2.氮的氧化物
氮有多种价态的氧化物:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。
完成NO和NO2的比较表:
	NO	NO2		物理性质	颜色	无色	红棕色			毒性	有毒	有毒			溶解性	不溶	能溶		化学性质	与O2反应	2NO+O2===2NO2				与H2O反应		3NO2+H2O===2HNO3+NO		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		
【特别提醒】
(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。
(4)NO2: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。
二 硝酸的性质及应用
1.物理性质
硝酸是无色易挥发的液体,有刺激性气味。
2.化学性质

(1)不稳定性
反应:4HNO3(浓)2H2O+4NO2↑+O2↑。
(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。
按要求完成下列反应的方程式:
①与金属反应:
稀硝酸与铜反应:
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
浓硝酸与铜反应:
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
②与非金属反应:
浓硝酸与C的反应:
C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O;
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:
3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O。
(3)与有机物反应
①硝化反应(与C6H6反应):
C6H6+HNO3C6H5NO2+H2O;
②颜色反应:蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。


高频考点一 NO、NO2的性质及对环境的影响
1.汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气污染的主要污染物之一。在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。反应过程为①2NO2―→2NO+2O,②2NO+O2―→2NO2,③O+O2―→O3。下列对该反应过程及生成物叙述正确的是(  )
A.NO2起催化剂作用  	B.NO起催化剂作用
C.NO2只起氧化剂作用  	D.O3与O2为同分异构体
NO2可以用氢氧化钠溶液吸收,或在一定条件下用氨气与其反应使之转化为无污染的物质,发生反应的化学方程式分别是:2NO2+2NaOH===M+NaNO3+H2O,8NH3+6NO2===7X+12H2O。则M、X代表的物质的化学式分别是(  )
A.NaNO2、N2	B.HNO2、N2
C.NO、HNO3	D.N2、N2
汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx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、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:__________________________。
二 有关氮的氧化物的简单计算
.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),则原混合气体中氧气的体积为(  )
①1.2 mL ②2.4 mL ③3 mL ④4 mL
A.①②  B.②③  C.③④  D.①④
无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100 mL甲气体经过如图所示实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为(  )

A.NH3、NO2、N2	B.NH3、NO、CO2
C.NH3、NO2、CO2	D.NO、CO2、N2
氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素,根据NOx的性质特点,开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。
(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知:4NH3+6NO5N2+6H2O,8NH3+6NO27N2+12H2O。同温同压下,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________。
(2)工业尾气中氮的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______。
 硝酸的酸性和强氧化性
.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
将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是(  )
A.硝酸浓度越大消耗的硝酸越少,产生的有毒气体也越少
B.反应中转移的电子总数稀硝酸少
C.试管内壁上的铜用浓硝酸除好,因反应速率快
D.两者用排水法收集的气体的体积相同
下列说法正确的是(  )
A.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不溶解
B.铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O
C.1.0 mol·L-1的KNO3溶液中可大量存在H+、Fe2+、Cl-、SO
D.硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS+2H+===H2S↑+Cu2+
 硝酸与金属反应的计算
4.某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4,向其中加入1.5 mol Fe,充分反应(已知NO被还原为NO)。下列说法正确的是(  )
A.反应后生成NO的体积为28 L
B.所得溶液中c(Fe2+)∶c(Fe3+)=1∶1
C.所得溶液中c(NO)=2.75 mol·L-1
D.所得溶液中的溶质只有FeSO4
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)参加反应的HNO3的物质的量是________。
(3)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。
(4)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。
 有关硝酸氧化性的实验探究
.如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的强氧化性并观察还原产物的实验装置。
Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验
将铜片置于具支试管的底部,在分液漏斗中加入约5 mL浓硝酸,往具支试管中放入约2 mL浓硝酸,用排水法收集产生的气体。

(1)具支试管中发生反应的化学方程式:___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验
(3)上述反应完成后,欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性,紧接的简便、合理的实验操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是________________________(填字母)。
A.c中收集到无色气体
B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色
C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色
Ⅲ.实验反思
(5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应,再进行铜与稀硝酸反应的实验,其好处是________________________________________________________________________。
Ⅳ.问题讨论
用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时,发现反应后所得溶液前者呈绿色,后者呈蓝色。对此有两种说法:
①两者颜色不同的原因是因为Cu2+浓度差异引起的。
②前者溶液呈绿色,是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。
(6)你认为上述说法________(填“①”或“②”)合理。若是①合理,说明理由,若是②合理,设计一个简单实验证明:____________________________________________________。

2016年高考江苏卷】在给定的条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是(   )
A.SiO2SiCl4Si 
B.FeS2SO2H2SO4 
C.N2NH3NH4Cl(aq)
D.MgCO3MgCl2(aq)Mg
2.【2016年高考上海卷】一定条件下,一种反应物过量,另一种反应物仍不能完全反应的是(   )
A.过量的氢气与氮气   B.过量的浓盐酸与二氧化锰
C.过量的铜与浓硫酸   D.过量的锌与18 mol/L硫酸
3.【2016年高考浙江卷】为落实“五水共治”,某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:
下列说法不正确的是(   )

A.固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3
B.X可以是空气,且需过量
C.捕获剂所捕获的气体主要是CO
D.处理含NH4+废水时,发生反应的离子方程式为:NH4++NO2-==N2↑+2H2O
]1.【2015新课标Ⅰ卷理综化学】我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金其水甚强,五金八石皆能穿第,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指(    )
A.氨水   B. 硝酸    C.醋    D.卤水
2.【2015北京理综化学】下列关于自然界中氮循环(如右图)的说法不正确的是(   )
A.氮元素均被氧化
B.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、氧三种元素也参与了氮循环
3.【2015海南化学】下列叙述正确的是(   )
A.稀盐酸可除去烧瓶内残留的MnO2           B.可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液 
C.稀硝酸可除去试管内壁的银镜               D.煮沸自来水可除去其中的Ca(HCO3)2 
4.(双选)(2015·上海)将O2和NH3的混合气体448 mL通过加热的三氧化二铬,充分反应后,再通过足量的水,最终收集到44.8 mL气体。原混合气体中O2的体积可能是(假设氨全部被氧化,气体体积均已换算成标准状况)(  )
A.231.5 mL  B.268.8 mL
C.287.5 mL  D.313.6 mL
1.(2014·天津卷)实验室制备下列气体时,所用方法正确的是(  )
A.制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置
B.制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体
C.制乙烯时,用排水法或向上排空气法收集气体
D.制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气
2.(2014·山东卷)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是(  )
A.FeO  B.Fe2O3  C. FeSO4  D.Fe3O4
3.(2014·福建卷)常温下,下列各组物质中,Y既能与X反应又能与Z反应的是(  )

	X	Y	Z		①	NaOH溶液	Al(OH)3	稀硫酸		②	KOH溶液	SiO2	浓盐酸		③	O2	N2	H2		④	FeCl3溶液	Cu	浓硝酸		A.①③   B.①④   C.②④   D.②③
(2013·北京卷)26.(14分)NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1) NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:_               .
(2)汽车发动机工作时会引发N2和02反应,其能量变化示意图如下:

①写出该反应的热化学方程式: _               .
②随温度升高,该反应化学平衡常数的变化趋势是_               .。
(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOX的排放。
①当尾气中空气不足时,NOX在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:_               .
② 当尾气中空气过量时,催化转化器中的金属氧化物吸收NOX生成盐。其吸收能力顺序如下:12MgO <2oCaO <38SrO<56BaO.原因是               .
(4)通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如下:

①Pt电极上发生的是            反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式:            .

1.N、O、Si、S是重要的非金属元素,下列说法正确的是(  )
A.N、O、S、Si的原子半径逐渐增大,非金属性逐渐减弱
B.氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾,又是形成酸雨的主要物质
C.汽车尾气中排放的氮氧化合物主要是由游离态氮转化来的
D.N、Si、S的单质均能和氧气反应,生成的产物分别是NO2、SiO2和SO2
.下列推断正确的是(  )
A.N2、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在
B.向AlCl3溶液中滴加过量的氨水能看到先产生白色沉淀,后沉淀溶解
C.可用浓硫酸或者浓硝酸除去镀在铝表面的铜镀层
D.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解;再加入Cu(NO3)2固体,铜粉就会溶解
.如图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L-1的硝酸,加热充分反应后,下列微粒在体系中一定大量存在的是(  )

NO Fe3+ H+ NO NO2
A.B.
C.D.
4.N2O俗称“笑气”,曾用作可吸入性麻醉剂。以下反应能产生N2O:3CO+2NO23CO2+N2O。下列关于N2O的说法正确的是(  )
A.上述反应中每生成1 mol N2O,消耗1.5 mol CO
B.等物质的量的N2O和CO2含有相等的电子数
C.N2O只具有氧化性,无还原性
D.N2O会迅速与人体血红蛋白结合,使人中毒
.一定质量的铁和足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应,在相同条件下,用排水集气法收集产生的气体。下列叙述一定正确的是(  )
硝酸浓度越大,消耗的硝酸越少
硝酸浓度不同,生成的Fe(NO3)3的物质的量相同
硝酸浓度越大,产生的气体越少
用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同
A.只有  B.  C.  D.
6.下列说法正确的是(  )
A.向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4,在管口观察到红棕色气体,结论:HNO3分解成了NO2
B.实验室检验氨气的方法是将湿润的蓝色石蕊试纸靠近瓶口或管口,观察试纸是否呈红色
C.灼热的铂丝与NH3、O2混合气接触,铂丝继续保持红热,说明氨的氧化反应是放热反应
D.浓硝酸有强氧化性,常温下能与Fe发生剧烈反应
.硝酸铜是制备Cu—Zn—Al系催化剂的重要原料,制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用:
Cu与稀硝酸反应制取:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu与浓硝酸反应制取:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取:2Cu+4HNO3+O22Cu(NO3)2+2H2O
下列说法正确的是(  )
A.制取相同量的硝酸铜需硝酸的量最多
B.制取相同量的硝酸铜产生的有毒气体比多
C.三种方案中硝酸的利用率>①>②
D.三种方案的反应都可以在铁制容器中进行
.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是(  )

A.原混合酸中NO物质的量为0.1 mol
B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,BC段产生氢气
C.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
D.H2SO4浓度为2.5 mol·L-1
.利用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Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:

(2)上述工艺中采用气­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__________;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是________(填化学式)。
(3)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)>11,则会导致__________________;若n(NO)n(NO2)<11,则会导致________________________________________________________________________。
(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,其反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1.A、B、C、D是短周期元素形成的四种气体单质。E、F均为气体,且F为红棕色。有关的转化关系如下图所示(反应条件均已略去):

请回答下列问题:
(1)D的化学式为________。
(2)反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(3)Y和E在一定条件下可反应生成B和Z,利用该反应可消除E对环境的污染,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(4)0.1 mol·L-1的X溶液和0.1 mol·L-1的Y溶液等体积混合,溶液呈________性(填“酸”、“碱”或“中”),原因是________________(用离子方程式说明)。
1.某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置,进行“氨的催化氧化”实验。

(1)A处是气体发生装置,A中所用的试剂只能从下列物质中选取:
硝酸铵;碳酸铵;碳酸氢铵;氯化铵;熟石灰;氢氧化钠。
若A中制取气体时只用了一种药品,则该药品可以是__________(填选项编号),在只用一种药品制取氨气时,图中空白处所需仪器应为____________(选填下列仪器编号,固定装置省略)。


(2)该装置补充完整后,仍然存在一定的缺陷,试从安全与环保的角度来考虑,对该装置进行改进:
________________________________________________________________________;
________________________________________________________________________。
(3)按照改进后的装置进行实验,请完成以下问题:
装置B的作用是________________________________________________________________________;
写出C中发生反应的化学方程式:________________________________________________________________________;
若A、B处试剂足量,则装置D中可以观察到的实验现象有________________________________________________________________________。
1.亚硝酸钠(NaNO2)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用,也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒,所以在食品行业用量有严格限制。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品,探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。
已知:NO+NO2+2OH-2NO+H2O
气体液化的温度:NO2为21 ,NO为-152 

(1)为了检验装置A中生成的气体产物,仪器的连接顺序(按左→右连接)为A、C、________、______、______。
(2)反应前应打开弹簧夹,先通入一段时间氮气,排除装置中的空气,目的是________________________________________________________________________。
(3)在关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后,A中产生红棕色气体。
确认A中产生的气体含有NO,依据的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
装置E的作用是________________________________________________________________________。
(4)如果向D中通入过量O2,则装置B中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________。如果没有装置C,对实验结论造成的影响是________________________________________________________________________。
(5)通过上述实验探究过程,可得出装置A中反应的化学方程式是________________________________________________________________________。













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