人教版遼寧省高考化學(xué) 第四章第4講氮的氧化物和硝酸課件

1、2021/8/9 星期一1一、氮?dú)饧暗难趸镒晕以\斷1.用化學(xué)方程式表示“雷雨發(fā)莊稼”的原理。 ， ， 。 雨水中的HNO3進(jìn)入土壤與礦物質(zhì)作用生成 ，其中 被植物根系吸收。第4講 氮的氧化物和硝酸基礎(chǔ)盤(pán)點(diǎn)N2+O2 2NO2NO+O2 2NO23NO2+H2O 2HNO3+NO硝酸鹽NO2021/8/9 星期一22.如何鑒別NO2與溴蒸氣？ 答案 由于NO2和Br2在性質(zhì)上有不少相似性：均 具有氧化性；溶于水均有酸生成;均可與堿反 應(yīng)；均為紅棕色等。所以不能用淀粉-KI試紙、 pH試紙、NaOH溶液來(lái)鑒別,但二者性質(zhì)又有差別， 可以用下列方法鑒別：AgNO3溶液；CCl4； 用水洗法。20

2、21/8/9 星期一3基礎(chǔ)回歸1.氮?dú)猓?）氮的固定 含義：使空氣中 的氮轉(zhuǎn)化為 的 過(guò)程。游離態(tài)化合態(tài)氮合成氨固氮 固氮方法：自然固氮人工固氮 固氮（約占10%） 固氮（約占90%）高能生物仿生2021/8/9 星期一4（2）氮?dú)獾男再|(zhì)物理性質(zhì)純凈的N2是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，難溶于水，在空氣中約占總體積的 。結(jié)構(gòu)：電子式為 ，結(jié)構(gòu)式為 ，氮氮三鍵的鍵能大，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)不活潑?；瘜W(xué)性質(zhì)通常情況下，N2化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，只在高溫、放電、催化劑等條件下才能發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)。4/5NN2021/8/9 星期一5a.與H2反應(yīng)： 。b.與O2反應(yīng)： 。c.與Mg反應(yīng)：。2021/8/9 星期一

3、62.氮的氧化物NONO2物理性質(zhì)顏色毒性溶解性無(wú)色有毒不溶紅棕色有毒能溶2021/8/9 星期一7化學(xué)性質(zhì)與O2反應(yīng)2NO+O2 2NO2與H2O反應(yīng)3NO2+H2O2HNO3+NO實(shí)驗(yàn)室制法（填化學(xué)方程式）3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(濃) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O與人體、環(huán)境的關(guān)系與血紅蛋白結(jié)合使人中毒轉(zhuǎn)化成NO2形成酸雨、光化學(xué)煙霧形成酸雨、光化學(xué)煙霧2021/8/9 星期一8特別提示 氮的氧化物都是大氣污染物?？諝庵蠳O2是造成光化學(xué)煙霧的主要因素?？諝庵蠳O、NO2主要來(lái)源于煤和石油的燃燒、汽車(chē)尾氣、硝酸工廠等。NO2：既

4、有氧化性又有還原性，以氧化性為主。NO2能使?jié)駶?rùn)的淀粉-KI試紙變藍(lán)：2NO2+2KI 2KNO2+I2。NO、NO2均能與NH3發(fā)生歸中反應(yīng)生成N2。NOx+NH3 N2+H2O。2021/8/9 星期一9二、硝酸自我診斷 3.思考并回答下列問(wèn)題：（1）酸的揮發(fā)性和不穩(wěn)定性有何區(qū)別？（2）酸性和氧化性有何統(tǒng)一和區(qū)別？（3）在濃、稀硝酸中分別滴加紫色石蕊試液各有 什么現(xiàn)象發(fā)生？（4）“濃HNO3與Cu反應(yīng)產(chǎn)生NO2，稀HNO3與Cu反 應(yīng)產(chǎn)生NO，則稀HNO3氧化性更強(qiáng)?！边@種說(shuō)法對(duì) 嗎？為什么？2021/8/9 星期一10答案 （1）二者有著本質(zhì)區(qū)別。酸的揮發(fā)性是一種物理性質(zhì),指的是酸以分子

5、狀態(tài)離開(kāi)溶液逸出。一般低沸點(diǎn)酸揮發(fā)性強(qiáng)。而不穩(wěn)定性指化學(xué)性質(zhì),指的是酸分子分解生成新的物質(zhì)。（2）酸性指酸中H+表現(xiàn)出的性質(zhì)；氧化性有時(shí)是H+表現(xiàn)出的性質(zhì),有時(shí)指酸根離子表現(xiàn)出的,即其中心原子被還原，此時(shí)不生成H2。（3）濃、稀硝酸均具有酸的通性，所以都可以使紫色石蕊試液變紅，但二者又都具有氧化性，且濃硝酸氧化性強(qiáng)于稀硝酸,所以濃硝酸中紅色迅速褪去，且產(chǎn)生紅棕色氣體NO2，對(duì)稀硝酸加熱可出現(xiàn)類(lèi)似現(xiàn)象。2021/8/9 星期一11（4）不對(duì)。在跟金屬反應(yīng)時(shí),濃硝酸一般被還原為 NO2而稀硝酸一般被還原為NO的原因,可作如下簡(jiǎn) 單解釋?zhuān)合跛嵩綕猓趸栽綇?qiáng),反應(yīng)中即使生成 了氮的低價(jià)化合物，也會(huì)被

6、濃HNO3氧化為氮的較 高價(jià)氧化物NO2；硝酸較稀時(shí)，氧化能力較 弱,生成氮的較低價(jià)氧化物NO，NO不會(huì)被稀 HNO3進(jìn)一步氧化。2021/8/9 星期一12基礎(chǔ)回歸1.硝酸的物理性質(zhì) 色味態(tài)： ；揮發(fā)性: ；水溶性： ；發(fā)煙硝酸： 。2.硝酸的化學(xué)性質(zhì) (1)具有酸的通性，但考慮其酸性時(shí)需首先考慮到 其強(qiáng)氧化性。 無(wú)色有刺激性氣味的液體易揮發(fā)與水以任意比互溶質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于98%的硝酸2021/8/9 星期一13注意 濃、稀HNO3對(duì)紫色石蕊試液作用，前者使之先變紅后褪色，后者只使之變紅。金屬與HNO3反應(yīng)不產(chǎn)生H2。比較HNO3與Na2CO3和Na2SO3的反應(yīng)。(前者為復(fù)分解反應(yīng)，后者為氧化

7、還原反應(yīng)。)（2）不穩(wěn)定性：濃硝酸顯黃色，是因?yàn)?，說(shuō)明濃硝酸具有 性，化學(xué)方程式為 。解產(chǎn)生的NO2溶解在硝酸中HNO3分不穩(wěn)定4HNO34NO2+O2+2H2O2021/8/9 星期一14(3)強(qiáng)氧化性與金屬的反應(yīng)a.除Pt、Au外，大部分金屬均能與HNO3反應(yīng)。b.Cu與濃、稀HNO3發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為： ,。c.Fe、Al遇冷的濃HNO3或濃H2SO4能發(fā)生 ，故可以用鐵、鋁容器貯存冷的濃HNO3、濃H2SO4。Cu+4HNO3(濃） Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(?。?3Cu(NO3)2+2NO+4H2O鈍化2021/8/9 星期一15與非金屬反應(yīng)與

8、濃HNO3反應(yīng)時(shí)，非金屬單質(zhì)一般被氧化為最高價(jià)氧化物或最高價(jià)含氧酸，如碳與濃HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式為: 。與某些還原性化合物或離子的反應(yīng)，例如：H2S、SO2、HBr、HI、FeCl2等。王水王水由 與 按體積比13混合所得，具有更強(qiáng)的氧化性，能使Au、Pt溶解。C+4HNO3（濃） CO2+4NO2+2H2O濃硝酸濃鹽酸2021/8/9 星期一16（4）與有機(jī)物的反應(yīng)硝化反應(yīng)（如與苯反應(yīng)）；酯化反應(yīng)（如與纖維素反應(yīng)）；顏色反應(yīng)（如與蛋白質(zhì)反應(yīng)）。2021/8/9 星期一17要點(diǎn)一 氮的氧化物與O2、H2O混合的計(jì)算方法1.加合式法（1）NO2和O2混合氣體溶于水的計(jì)算由4NO2+O2+2H

9、2O 4HNO3可知，當(dāng)體積比：V(NO2):V(O2)41 NO2過(guò)量，剩余氣體為NO要點(diǎn)精講2021/8/9 星期一18（2）NO與O2同時(shí)通入水中：2NO+O2 2NO2，3NO2+H2O 2HNO3+NO總反應(yīng)方程式為：4NO+3O2+2HO2 4HNO3當(dāng)體積比：V(NO2):V(O2)43 余NO2021/8/9 星期一19（3）NO2、NO、O2三種混合氣體通入水中可先將NO和O2轉(zhuǎn)化為NO2，再按上述各種情況分別處理。也可先將NO2和H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO,按4NO+3O2+2H2O 4HNO3情況處理。還可以利用混合氣體中N、O原子個(gè)數(shù)比進(jìn)行分析判斷：n(N):n(O)25 剩

10、余NO2021/8/9 星期一202.原子守恒法 4NO2+O2和4NO+3O2從組成上均相當(dāng)于2N2O5的組 成，都與N2O5+H2O 2HNO3等效。當(dāng)NO、NO2、O2的混合氣溶于水時(shí)利用混合氣體中N、O原子 個(gè)數(shù)比進(jìn)行分析判斷。n(N):n(O)25 剩余NO2021/8/9 星期一213.得失電子守恒法 當(dāng)NO2或NO轉(zhuǎn)化為HNO3時(shí)要失去電子，若上述 兩種氣體與O2混合，O2得電子，且得失電子數(shù) 必然相等,這是得失電子守恒法解答此類(lèi)題目的 依據(jù)。 NO、NO2混合氣與NaOH溶液的反應(yīng) 發(fā)生如下反應(yīng)：3NO2+H2O 2HNO3+NO，NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O

11、,將以上兩個(gè) 反應(yīng)合并得:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+ H2O。（1）當(dāng)V（NO）V(NO2)時(shí)，反應(yīng)后剩余NO，體 積為V（NO）原-V（NO2）。（2）當(dāng)V(NO2)V(NO)時(shí)，最后無(wú)氣體剩余。2021/8/9 星期一22【典例導(dǎo)析1】將容積為50 mL的量筒內(nèi)充滿(mǎn)二氧化 氮和氧氣的混合氣體，倒置量筒在盛滿(mǎn)水的水槽 里，一段時(shí)間后，量筒里剩余氣體體積為5 mL。 則原混合氣體中NO2和O2體積比可能是 或 。 解析 NO或NO2與O2混合氣體與水的反應(yīng)計(jì)算關(guān) 系式可由下列化學(xué)方程式推導(dǎo)出來(lái)。 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O 2HNO3+NO 由2+得 4NO2

12、+O2+2H2O 4HNO3 由+ 4NO+3O2+2H2O 4HNO3 2021/8/9 星期一23、兩式就是平時(shí)計(jì)算經(jīng)常用到的關(guān)系式。設(shè)剩余的5 mL為O2，則參加反應(yīng)的NO2和O2的總體積為:50 mL-5 mL=45 mL則原混合氣體里,NO2的體積為:45 mL4/5=36 mLO2的體積為：50 mL-36 mL=14 mL即NO2與O2的體積比為：3614=187。設(shè)剩余的5 mL為NO，由式得過(guò)量的NO2體積為15 mL,則發(fā)生反應(yīng)的NO2和O2的總體積為50 mL-15 mL=35 mL則原混合氣體里,O2的體積為：35 mL1/5=7 mL,NO2的體積為：50 mL-7

13、mL=43 mL即NO2與O2的體積為：437。答案 187 4372021/8/9 星期一24遷移應(yīng)用1 將盛有12 mL NO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應(yīng)后，還剩余2 mL無(wú)色氣體，則原混合氣體中O2的體積是 （ ）1.2 mL 2.4 mL 3.6 mL 4 mLA. B. C. D. 解析 解題依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理為4NO2+O2+2H2 O 4HNO33NO2+H2O 2HNO3+NO設(shè)O2的體積為x mL，剩余的氣體有兩種可能：（1）若剩O2，則V剩=x- （12-x）=2得x=4，正確。（2）若剩NO，則V剩= （12-x）-4x=2，得x=1.2，正確。A202

14、1/8/9 星期一25要點(diǎn)二 金屬與硝酸的反應(yīng)1.金屬與HNO3反應(yīng)的一般通式（1）金屬+濃硝酸 金屬硝酸鹽+NO2+H2O（2）金屬+稀硝酸 金屬硝酸鹽+NO+H2O2.反應(yīng)規(guī)律（1）金屬與硝酸反應(yīng)一般不生成H2。濃HNO3一 般被還原為NO2，稀HNO3一般被還原為NO。（2）鐵與稀硝酸反應(yīng)，先生成Fe(NO3)3，若Fe過(guò) 量，F(xiàn)e(NO3)3再和Fe反應(yīng)生成Fe(NO3)2。（3）銅與濃HNO3反應(yīng)，若Cu過(guò)量，開(kāi)始時(shí)硝酸 的還原產(chǎn)物為NO2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃HNO3 變稀，硝酸的還原產(chǎn)物為NO，最終應(yīng)得到NO2 和NO的混合氣體。2021/8/9 星期一263.計(jì)算方法（1）原子守

15、恒法 HNO3與金屬反應(yīng)時(shí)，一部分HNO3起酸的作用， 以NO 的形式存在于溶液中；一部分作為氧化 劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物 質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的 量。 （2）得失電子守恒法 HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),HNO3中氮 原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的 量。2021/8/9 星期一27（3）電荷守恒法HNO3過(guò)量時(shí)反應(yīng)后溶液中（不考慮OH-）則有：c(NO )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金屬離子)。（4）離子方程式計(jì)算法金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時(shí)，由于硝酸鹽中NO 在H2SO4提供H+的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng)，

16、因此此類(lèi)題目應(yīng)用離子方程式來(lái)計(jì)算，先作過(guò)量判斷,然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H+或NO進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，且溶液中要符合電荷守恒。2021/8/9 星期一28【典例導(dǎo)析2】足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng),得到硝 酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體,這些氣體 與1.68 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中，所有氣體 完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加 入5 mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,則消耗 NaOH溶液的體積是 （ ） A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL 解析 O2為氧化劑，Cu為還原劑，HNO3僅僅發(fā)生 了復(fù)分解反應(yīng)，則n（Cu）=2n(O2

17、)=0.15 mol，n(NaOH)=2n(Cu)=0.3 mol,V(NaOH)= =0.06 L=60 mL，故選A。A2021/8/9 星期一29遷移應(yīng)用2 將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L。請(qǐng)回答：(1)NO的體積為 L，NO2的體積為 L。(2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為 mol/L。(3)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水 g。2021/

18、8/9 星期一30解析 (1)設(shè)反應(yīng)得到的NO為x mol，NO2為y mol解題思路為化合價(jià)升降相等（銅元素化合價(jià)的升高等于N元素化合價(jià)的降低） (2)參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為n（NaOH）+ n（NOx），所以c（HNO3）=（aV10-3+0.5）/ 0.14 mol/L2021/8/9 星期一31(3)加入雙氧水的目的是將氮氧化合物氧化成+5價(jià)的硝酸鹽，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子得失相等（電子守恒），雙氧水得到的電子數(shù)和銅失去的電子數(shù)相等，即：30%的雙氧水的質(zhì)量為（0.5134/0.3） g=57.8 g答案 (1)5.824 5.376 (2) (3)57.82021/8/9 星期一

19、32題組一 氮?dú)饧暗难趸?.關(guān)于氮?dú)獾男再|(zhì)的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是 ( ) A.通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)很不活潑 B.可在氧氣中燃燒，生成一氧化氮 C.氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，其原因是兩原子間 的化學(xué)鍵非常牢固 D.跟氫氣在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，氮?dú)馐茄趸瘎?解析 本題主要考查氮?dú)獾男再|(zhì)。氮?dú)怆y溶于水， 通常情況下，性質(zhì)很不活潑；在放電條件下，能 跟氧氣反應(yīng);在高溫、高壓、催化劑下，能與氫氣 反應(yīng)，在與氫氣反應(yīng)時(shí)氮?dú)馐茄趸瘎?，氮元素?還原，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練B2021/8/9 星期一332.無(wú)色的混合氣體甲，可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的幾種,將100 mL甲氣體經(jīng)過(guò)如圖實(shí)驗(yàn) 的處

20、理，結(jié)果得到酸性溶液，而幾乎無(wú)氣體剩余， 則甲氣體的組成為 （ ） 2021/8/9 星期一34 A.NH3、NO2、N2B.NH3、NO、CO2 C.NH3、NO2、CO2D.NO、CO2、N2 解析 由題意，無(wú)色混合氣體中一定無(wú)NO2， 100 mL氣體通入濃H2SO4后，體積變?yōu)?0 mL， 一定有NH3，經(jīng)Na2O2后變?yōu)榧t棕色，則含有 CO2和NO，最后無(wú)氣體剩余，則不含N2。 答案 B2021/8/9 星期一353.如圖所示，相同條件下，兩個(gè)容積相同的試管分 別裝滿(mǎn)NO2和NO氣體，分別倒置于水槽中，然后 通過(guò)導(dǎo)管緩慢通入氧氣，邊通邊慢慢搖動(dòng)試管， 直到兩個(gè)試管內(nèi)充滿(mǎn)液體。假設(shè)試管

21、內(nèi)的溶質(zhì)不 向水槽中擴(kuò)散，則兩個(gè)試管內(nèi)溶液物質(zhì)的量濃度 之比為 （ ） A.11 B.57C.75D.432021/8/9 星期一36解析 根據(jù)反應(yīng)方程式：4NO2+O2+2H2O 4HNO34NO+3O2+2H2O 4HNO3生成HNO3的物質(zhì)的量取決于NO2與NO的體積，由 于NO2與NO體積相同，生成HNO3的物質(zhì)的量相等，即兩試管中HNO3的濃度相等。答案 A2021/8/9 星期一374.室溫時(shí)，在容積為a mL的試管中充滿(mǎn)NO2氣體， 然后倒置在水中到管內(nèi)水面不再上升時(shí)為止;再 通入b mL O2，則管內(nèi)液面又繼續(xù)上升,測(cè)得試管 內(nèi)最后剩余氣體為c mL,且該氣體不能支持燃燒。 則

22、a、b的關(guān)系是 （ ） A.a=4b+3cB.a=4b+c C.ab=41D.ab=43 解析 根據(jù)反應(yīng)3NO2+H2O 2HNO3+NO，a mL NO2會(huì)生成a/3 mL NO，通入O2后,最后氣體不支 持燃燒，故c mL為NO，即b mL O2反應(yīng)的NO為 （ -c） mL，根據(jù)方程式即( -c)b=43,整 理可得a=4b+3c。A2021/8/9 星期一38題組二 硝酸5.下列對(duì)于硝酸的認(rèn)識(shí)，不正確的是 （ ） A.濃HNO3和稀HNO3都具有氧化性 B.銅與HNO3的反應(yīng)屬于置換反應(yīng) C.金屬與HNO3反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣 D.可用鐵和鋁制品盛裝濃HNO3 解析 硝酸是氧化性酸，且濃硝酸

23、的氧化性強(qiáng)于稀 硝酸，A正確；銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的還原產(chǎn)物分 別是NO2和NO，沒(méi)有單質(zhì)生成，故不屬于置換反 應(yīng)，B錯(cuò)誤；硝酸是氧化性酸，金屬與HNO3反應(yīng)均 不產(chǎn)生H2，而生成水，C正確；鐵和鋁遇冷濃硝酸 鈍化，故可用鐵或鋁制品盛裝濃HNO3，D正確。綜 上所述，本題答案為B。B2021/8/9 星期一396.下列反應(yīng)中，濃硝酸既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)出酸 性的是 （ ） 濃硝酸中滴入石蕊試液并微熱 氧化亞鐵與濃硝酸反應(yīng) 氫氧化鋁與濃硝酸反應(yīng) 碳與濃硝酸 A. B. C. D. 解析 濃硝酸中滴入石蕊試液時(shí)先變紅色，后褪為無(wú)色，變紅色是由于硝酸具有酸性，紅色褪為無(wú)色 是由濃硝酸的強(qiáng)氧化性所致；F

24、eO與濃硝酸反應(yīng)時(shí) 可得Fe(NO3)3，其中Fe2+被氧化為Fe3+表現(xiàn)出硝酸的 氧化性，F(xiàn)e3+與HNO3反應(yīng)生成Fe(NO3)3,表現(xiàn)出硝 酸的酸性；Al(OH)3與硝酸只發(fā)生中和反應(yīng)，表現(xiàn)出硝酸的酸性。A2021/8/9 星期一407.某元素的單質(zhì)與足量濃HNO3反應(yīng)時(shí)，參加反應(yīng)的 單質(zhì)與HNO3的物質(zhì)的量之比為14，則反應(yīng)后的 產(chǎn)物中，該元素的價(jià)態(tài)可能為 ( ) A.+1B.+5C.+3D.+4 解析 設(shè)參加反應(yīng)的單質(zhì)、HNO3分別為1 mol、 4 mol。若單質(zhì)為金屬，設(shè)反應(yīng)后金屬為+x價(jià)，表 現(xiàn)酸性的HNO3為x mol，被還原的HNO3為（4-x） mol，還原產(chǎn)物為NO2，由電荷守恒,x=(4-x)1, x=2。若單質(zhì)為非金屬，則4 mol HNO3全被還原， 由電荷守恒，x=41,x=4。D2021/8/9 星期一418.下列是中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)物質(zhì)間的反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖， 其中部分產(chǎn)物已略去。常溫下，G為固體單質(zhì)，B、 I為液體，其余都為氣體。A為化合物，I的濃溶液 與G在加熱條件下生成F、