2018年高考化学一轮复习讲练测 专题4.4 氮的氧化物和

1、掌握氮元素单质及其化合物（NO 、NO
2、HNO 3等）的物理和化学性质 2、掌握HNO 3的强氧化性及相关的计算， 掌握守恒法的计算技巧。

3、了解氮及其重要化合物对环境质量的影响
一、氮气及氮的氧化物 1、氮气 （1）氮的固定
①含义：使空气中 游离态 的氮转化为 化合态氮 的过程。

②方法：自然固氮、人工固氮 （2）氮气的性质 ①物理性质
纯净的N 2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的 78% 。

②结构：电子式为
结构式为 N≡N ，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，N 2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H 2反应：N 2+3H 2高温、高压
催化剂2NH 3 。

B ．与O 2反应： N 2+O 2=2NO 。

C ．与Mg 反应：N 2+3Mg=====点燃
Mg 3N 2 。

2、氮的氧化物
氮有多种价态的氧化物：N 2O 、NO 、N 2O 3、NO 2、N 2O 4、N 2O 5等。

N
N
【注意】
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：2NO2+2KI= 2KNO2+I2。

⑤NO、NO2均能与NH3发生归中反应生成N2。

NO x+NH3→N2+H2O。

⑥氮氧化合物与碱的反应
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O
3、氮氧化物对环境的污染及防治
（1）常见的污染类型
①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，产生的一种有毒的烟雾。

②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。

③破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。

（2）常见的NO x尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、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NO x的处理。

②催化转化：在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NO x与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。

一般适用于汽车尾气的处理。

【典型例题1】下列说法正确的是（）
A．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在
B．NO可用于某些疾病的治疗
C．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象
D．汽车尾气的主要污染成分包括NO、CO和N2
【答案】B
【解析】A、NO易被空气中氧气氧化为NO2，错误；B、NO起着信使分子的作用，在医学领域有一些应用，正确；C、NO2通入溶液中生成HNO3，能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色，错误；D、N2不是污染物，错误。

【点评】本题考查到氮及其化合物对环境的影响以及其化学性质，特别是NO2的氧化性，在分析问题过程中不能忽略。

【迁移训练1】【浙江绍兴一中2016届上期中】把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是（）
A．氧气 B．二氧化氮 C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮【答案】C
考点：氮的氧化物的计算
二、硝酸
1、硝酸的物理性质
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：质量分数大于98%的硝酸。

2、硝酸的化学性质
（1）具有酸的通性，但考虑其酸性时需首先考虑到其强氧化性。

【注意】
①浓、稀HNO3对紫色石蕊试液作用，前者使之先变红后褪色，后者只使之变红。

②金属与HNO3反应不产生H2。

③比较HNO3与Na2CO3和Na2SO3的反应。

(前者为复分解反应，后者为氧化还原反应。

)
（2）不稳定性：浓硝酸显黄色，是因为HNO3分解产生的NO2溶解在硝酸中，说明浓硝酸具有不稳定性，化学方程式为 4HNO3(浓） O2↑+4NO2↑+2H2O 。

（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：
Cu+4HNO3(浓） = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀）= 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
C．Fe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生钝化，故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。

【规律总结】硝酸与金属反应的规律
a.HNO3与金属反应一般不能产生H2。

b.还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3。

c.硝酸与金属反应时既表现氧化性又表现酸性。

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：C+4HNO3（浓）= CO2↑+4NO2↑+2H2O 。

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
王水由浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。

（4）与有机物的反应
①硝化反应（如与苯反应）；
②酯化反应（如与纤维素反应）；
③颜色反应（如与蛋白质反应）。

【典型例题2】【2015-2016学年湖南衡阳一中下第一次月考】某硫酸和硝酸的混合溶液20 mL，
其中含有硫酸的浓度为2 mol/L，含有硝酸的浓度为1 mol/L，现向其中加入0．96 g铜粉，充分反应后(假设只生成NO气体)，最多可收集到标准状况下的气体的体积为（）
A．89．6 mL B．112 mL C．168 mL D．224 mL
【答案】D
【考点定位】考查硝酸的化学性质；离子方程式的有关计算
【点评】本题主要考查硝酸的化学性质、化学方程式的过量计算、溶液中隐含条件的判断，主要考查了硝酸根在溶液中有氢离子存在时，仍是稀硝酸具有强氧化性，铜与硝酸的反应生成的硝酸盐，如果有酸存在时，NO3-和H+仍是稀硝酸环境中，铜可以继续被稀硝酸氧化，稀硝酸被还原为NO气体，所以可利用Cu和H+、NO3-离子之间的反应实质来解决。

【迁移训练2】下列关于浓硝酸的叙述正确的是（）
A．浓硝酸有氧化性，稀硝酸无氧化性
B．常温下能用铝制容器盛放浓硝酸
C．浓硝酸在常温下可迅速与铜片反应放出一氧化氮气体
D．浓硝酸不需要用棕色试剂瓶保存
【答案】B
【解析】
试题分析：A.HNO3中的N是+5价，发生氧化还原反应时，化合价只能降低，故不管是浓硝酸还是稀硝酸，都具有氧化性，故A错误；B.浓硝酸会使金属铝钝化，在金属铝的表面形成一层致密的氧化膜，从而阻止了反应的进一步进行，故可以用铝制容器盛装浓硝酸，故B正确；
C.浓硝酸常温下与金属铜反应生成NO2气体，故C错误；
D.硝酸不稳定，易挥发易分解，故需要用棕色试剂瓶盛装，故D错误，此题选B。

考点：考查硝酸的性质相关知识点
考点一：氮的氧化物溶于水的有关计算
1、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(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ①，2NO＋O2===2NO2 ②，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。

（1）若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3③
（2）若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 ④。

2、注意原子守恒和得失电子守恒的运用
有关氮的氧化物的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。

可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程。

如NO x与O2、H2O转化为硝酸的计算，则反应中O2得到的电子数与NO x失去的电子数相等。

3、不同情况及剩余气体的体积
4、NO2、NO、O2三者组成的混合气体溶于水
（1）先按①反应后，再据表Ⅳ进行计算。

（2）先按④反应后，再据表Ⅲ进行计算。

【注意】
①因为水溶液中发生反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，所以无论何种情况下水溶液中不会剩余NO2。

②当NO2和N2O4的混合气体作用于H2O时，不要忽视由于NO2的消耗，N2O4会转化为NO2。

【典型例题3】【2017届黑龙江省双鸭山一中高三上学期第一次质检】如图，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，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为（）
A．5∶7 B．1∶1 C．7∶5 D．4∶3
【答案】B
考点：考查化学方程式的书写和计算
【点评】本题考查化学方程式的计算，侧重于氮氧化物的考查，注意把握反应的方程式，根据方程式可快速判断浓度关系，通入氧气分别发生：4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3，结合反应的方程式解答即可。

根据化学方程式的计算，多以物质的量为核心，考查物质的量、阿伏伽德罗常数、物质的量浓度、物质的质量、摩尔质量、气体的体积、气体摩尔体积等相关物理量的转化关系，以及反应物的转化率或产物的产率的计算，同时还可以融入多种化学解题思想，比如极值法、差量法、守恒法、讨论法、特殊值法等，是历来高考的重点内容。

日常学习中要注意相关知识的积累，以便快速准确作答，题目难度中等。

【迁移训练3】0.06 mol Cu投入到一定量的浓HNO3中，Cu完全溶解，将生成的NO2和NO气体全部收集到一试管中，然后将此试管倒扣装有水的水槽中，向此试管中缓慢通入标准状况下一定体积的O2，最终恰好使溶液充满整个试管，则通入O2的体积为（）A．896 mL B．672 mL C．560 mL D．448 mL
【答案】B
考点：考查氧化还原反应的计算
考点二：金属与硝酸的反应的相关计算
1、金属与HNO3反应的一般通式
（1）金属+浓硝酸→金属硝酸盐+NO2↑+H2O
（2）金属+稀硝酸→金属硝酸盐+NO↑+H2O
2、反应规律
（1）金属与硝酸反应一般不生成H2。

浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO。

（2）铁与稀硝酸反应，先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再和Fe反应生成Fe(NO3)2。

（3）铜与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时硝酸的还原产物为NO2，随着反应的进行，浓HNO3变稀，硝酸的还原产物为NO，最终应得到NO2和NO的混合气体。

3、计算方法
（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(NO3-)=c(H+)+nc(M n+) (M n+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NO3-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金属或H+或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。

【典型例题4】【百强校·2016届长沙一中第五次月考】将一定量的铜粉加入到100mL某浓度的稀硝酸中充分反应后，容器中剩有m1g 铜粉，此时共收集到NO气体448mL（标准状况）。

然后向上述混合物中加入足量稀硫酸至不再反应为止，容器剩有铜粉m2g ，则(m1-m2)为
（）
A．5.76 B．2.88 C．1.92 D．0
【答案】A
【考点定位】考查物质的量在离子反应中的应用的知识。

【点评】先根据NO的体积计算其物质的量，利用氧化还原反应中电子得失数目相等确定溶液中含有的Cu2+的物质的量，进而可得到溶液中NO3-的物质的量，当向该溶液中加入足量的稀硫酸时，由于溶液中H+足量，铜粉有剩余，溶液中的NO3-完全发生反应，根据离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO3－=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O中Cu与NO3-的物质的量关系，就可以确定反应的Cu的物质的量和质量。

即(m1 -m2)的质量。

利用氧化还原反应中的电子守恒、原子守恒，是本题的关键，正确利用离子反应方程式中的物质之间的物质的量和质量关系是解答本题的保证。

【迁移训练4】【2016届江苏扬州市普通高中高三下学期模拟（二）】向200 mL 2 mol·L－1HNO3溶液中，逐渐加入铁粉至过量（假设生成的气体只有一种），在此过程中，n(Fe2+)随n(Fe)变化如右图所示。

下列有关说法正确的是（）
A．该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L
B．向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象
C．图中a=1.5、b =1.5
D．当加入铁粉n mol时(0.1＜n＜0.15)，溶液中n(Fe3+)=(0.3-2n)mol 【答案】D
考点：考查化学计算，硝酸的性质等知识。