化学(苏教版)一轮精品教学案：4.5生活中的含氮化合物(一)-氮的氧化物和硝酸

第5讲生活中的含氮化合物(一)——氮的氧化物和硝酸[考纲要求] 1.知道氮气稳定的原因及用途。

2.了解常见的氮的氧化物(NO、NO2)的性质及对环境的影响。

3.会用硝酸的氧化性解释硝酸与金属、非金属及其他具有还原性物质反应的特点。

考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：________________________________________________________________________。

2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。

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↑＋4H2OCu＋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。

1．根据氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一种活泼的非金属，为什么氮气很稳定？2．农谚“雷雨发庄稼”，写出雷雨时，雨水中形成稀硝酸的化学方程式。

3．相同质量的镁条分别在氧气、氮气和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大到小的顺序是________________；过量的镁条分别在相同状况下相同体积的氧气、氮气和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大到小的顺序是________________________________________________________________________。

(空气中的CO2可忽略)4．如何鉴别NO2与溴蒸气？5．将容积为50 mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为 5 mL。

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

氮的氧化物的几种计算的方法(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时，可依据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用气体体积的变化差值进行计算。

(2)NO2和O2的混合气体溶于水时，由反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行计算。

①当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，恰好完全反应，无气体剩余。

②当V(NO2)∶V(O2)>4∶1时，NO2过量，剩余气体为NO。

③当V(NO2)∶V(O2)<4∶1时，O2过量，剩余气体为O2。

(3)NO和O2的混合气体溶于水时，由反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算。

①当V(NO)∶V(O2)＝4∶3时，恰好完全反应。

②当V(NO)∶V(O2)>4∶3时，剩余气体为NO。

③当V(NO)∶V(O2)<4∶3时，剩余气体为O2。

(4)NO、NO2、O2三种混合气体同时通入水中，可先按反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO求出NO2与水反应生成NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积，得NO的总体积，再按反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算。

(5)通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温常压下它们存在着一个平衡：2NO2N2O4，在涉及NO2气体颜色变化、压强、密度、相对分子质量等问题时，要考虑此可逆反应的存在。

考点二硝酸1．物理性质色味态：______________________；挥发性：____挥发；水溶性：________________；发烟硝酸：________________________________________________________________________。

2．化学性质3．工业上制备硝酸流程 NH3――→①NO ――→②NO2――→③HNO3 写出上述转化的化学方程式①________________________________________________________________________ ②________________________________________________________________________ ③________________________________________________________________________6．发现盛放浓硝酸的试剂瓶中硝酸显黄色，如何处理？7．铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？8．在下列反应中，硝酸既表现氧化性又表现酸性的是 ( )A ．FeO 和HNO3B ．Al(OH)3与HNO3C ．H2S 和HNO3D ． CH3与HNO3特别提醒 (1)硝酸既有酸性又有强氧化性，当生成硝酸盐时表现出酸性，当化合价发生变化时表现出氧化性。

(2)硝酸有强氧化性，硝酸浓度越大氧化性越强，硝酸浓度越小氧化性越弱，但产物氮的化合价越低，这是因为浓HNO3氧化性很强，在反应过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在，继续被氧化成高价的氮的氧化物，所以产物为NO2；在稀硝酸中生成的NO2继续被还原为低价产物。

硝酸与金属、非金属反应的一般规律1．硝酸与金属反应的一般规律(1)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO 。

(2)足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生改变。

(3)金属与HNO3反应的一般通式为①金属＋浓硝酸―→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占12；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占12。

②金属＋稀硝酸―→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占14；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占34。

2．硝酸与非金属反应的规律(1)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水。

(2)与非金属反应，HNO3表现强氧化性，不表现酸性。

【例1】 在浓硝酸中放入铜片：开始反应的化学方程式为________________________________________________________________________， 实验现象为________________________________________________________________________。

若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)若将12.8 g 铜与一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，得NO 、NO2混合气体5.6 L(标准状况下)。

则所消耗硝酸的物质的量是________。

金属与硝酸反应计算题1．思维模型2．计算中的守恒思想的应用(1)原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO －3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OH －)则有：c(NO －3)＝c(H ＋)＋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NO －3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3进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。

金属或H＋或NO－【例2】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1.68 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 mol·L－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 mL C．30 mL D．15 mL【例3】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：(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。

(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。

有关硝酸氧化性的实验探究浓、稀HNO3均具有强氧化性，为了证明其强氧化性，要对其还原产物进行检验，金属与HNO3的反应一直是高考的热点，主要考查方式有现象的描述、装置的选择、实验的设计是否符合环保、化学计算等。

【例4】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。