【计算三】氮的氧化物及硝酸的计算
氮的氧化物溶于水的计算
氮的氧化物溶于水的计算氮的氧化物指的是氮与氧元素形成的化合物，包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）和三氧化二氮（N2O3）。
这些化合物在大气中存在，并且会溶解于水中，通过以下计算可以了解氮的氧化物在水中的溶解性和相关的化学反应。
首先，我们来讨论一氧化氮（NO）。
一氧化氮是一种无色气体，其溶解度随温度和帕斯卡定律成正相关。
根据Henry定律，气体在液体中的溶解度与气体分压成正比。
换句话说，溶解度可以通过气体的分压来确定。
NO在水中的溶解度可以通过以下公式计算：溶解度（mol/L） = K * P其中，K是Henry定律的Henry常数，P是NO的分压。
当NO的分压为1 atm时，其在25°C下的溶解度约为0.0013 mol/L。
随着温度的升高，溶解度会增加，因为温度升高会使气体分压增加。
接下来，我们转向二氧化氮（NO2）。
二氧化氮是一种红棕色气体，其在水中会发生一系列复杂的反应。
首先，二氧化氮会与水反应生成硝酸（HNO3）和亚硝酸（HNO2）：2NO2+H2O->HNO3+HNO2其中，硝酸是一种强酸，亚硝酸是一种较弱的酸。
此外，二氧化氮还可以通过以下反应转化为一氧化氮：2NO2<->2NO+O2最后，我们来讨论三氧化二氮（N2O3）。
N2O3+H2O->2HNO2与二氧化氮类似，硝酸是一种强酸，亚硝酸是一种较弱的酸。
总结起来，氮的氧化物在水中会发生一系列的化学反应，包括一氧化氮的溶解、二氧化氮和三氧化二氮的与水反应。
这些反应导致水溶液中存在硝酸和亚硝酸，这些化合物在环境中有重要的生物地球化学循环作用。
然而，需要注意的是以上只是理论计算，实际情况可能受到多种因素的影响，包括温度、压力、其他溶质的存在等。
因此，在实际实验中需要综合考虑这些因素来确定氮的氧化物在水中的溶解度和化学反应行为。
氮及其化合物
氮及其化合物氮元素是一种典型的变价元素，掌握氮元素形成的单质和化合物的有关知识，应抓住以 下线索（N 元素化合价为线索）化合价 -3 0 +2 +4 +5 物 质 NH3 N 2 NO NO 2 HNO 3 （铵盐） （硝酸盐） 而对其中每种物质都从结构、性质（物理、化学）、制法、用途四方面来认识理解记忆，最后在各物质（不同价态间）间形成相互转化的知识网络。
一、氮气及氮的氧化物 1．氮气（N 2）（1）分子结构：电子式为∶N ┇┇N ∶，结构式为N≡N ，氮氮叁键键能大，分子结构稳 定，化学性质不活泼。
（2）物理性质：纯净的氮气是无色无味的气体，难溶于水，空气中约占总体积的78%。
（3）化学性质：常温下性质稳定，可作保护气；但在高温、放电、点燃等条件下能与H 2、O 2、IIA 族的Mg 、Ca 等发生化学反应，即发生氮的固定（将空气中的氮气转变为含氮化合物的过程，有自然固氮和人工固氮两种形式）N 2中N 元素0价，为N 的中间价态，既有氧化性又有还原性 ①与H 2反应：N 2 +3H 22NH 3 ②与O 2反应：N 2+O 2＝2NO③与活泼金属反应： N 2 +3Mg ＝ Mg 3N 2（4）氮气的用途：化工原料；液氮是火箭燃烧的推进剂；还可用作医疗、保护气等。
二、氮的氧化物（2）NO 和NO 2的重要性质和制法 ①物理性质：NO ：无色无味气体，有毒，密度比空气大，不溶于水；NO 2：红棕色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水； ②化学性质：2NO+O 2＝2NO 2（易被氧气氧化,无色气体转化为红棕色）； 2NO 2 (红棕色)N 2O 4(无色）（平衡体系）； 3NO 2+H 2O ＝2HNO 3+NO （工业制硝酸）； NO+NO 2+2NaOH ＝2NaNO 2+H 2O （尾气吸收）；注：NO 2有较强的氧化性,能使湿润的KI 淀粉试纸变蓝。
高温、高压 催化剂放电 点燃③制法： NO ：3Cu+8HNO 3(稀)＝3Cu(NO 3)2+2NO↑+4H 2O （必须用排水法收集NO ）； NO 2：Cu+4HNO 3(浓)＝Cu(NO 3)2+2NO 2↑+2H 2O （必须用向上排空气法收集NO 2） （3）氮的氧化物溶于水的计算：①NO 2或NO 2与N 2（非O 2）的混合气体溶于水可依据3NO 2+H 2O ＝2HNO 3+NO 利用气体体积变化差值进行计算。
关于氮氧化物尾气处理的计算
一.基本情况
1.反应式
Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO +2H2O
2. NOx主要成分是NO
3.温度为70℃
4.压力为常压
5.主产品是Fe(NO3)3溶液，Fe%=13.6%
二、处理NOx流量420kg/h
硝酸铁溶液(铁水)产量
Fe+4HNO3==Fe(NO3)3+NO +2H2O
是采用水吸收法，处理后的副产品是稀硝酸。
项目
现实际
NOx流量
420kg/h
NOx流量
930kg/h
碱，元/吨
39.84
—
双氧水，元/吨
1.23
—
—
硝酸钠增值费，元/月
—
—
稀硝酸增值费,元/月
—
与现对比，元/吨
与现对比，万元/月
55.8530
y0.420
求得硝酸铁溶液(铁水)产量：
0.420x55.85 ..1OO十/工、
W=x24 = 138(吨/天)
30x0.136
三、处理NOx流量930kg/h
硝酸铁溶液(铁水)产量
Fe+4HNO3==Fe(NO3)3+NO +2H2O
55.8530
0.930
求得硝酸铁溶液（铁水）产量:
电费单价，元/度
0.85
总电费，元/天
3958
7711
电费，元/吨
89.1959
28.7
25.2
投资金额，万元
618
963
与现对比，元/吨
一60
-64
与现对比，元/天
-8280
高中化学-氮及其氧化物
氮的循环闪电：人工固氮：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 都是大气污染物N2O3是HNO2 的酸酐②氧化反应：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O 6 NO + 4 NH3 = 5N2 + 6H2O (催化剂) NO2+ 2KI + H2O = NO + 2KOH+I2（使KI碘化钾淀粉试纸变蓝，可用于NO2 的检验）歧化反应：3NO2+H2O = 2HNO3+NO 4NO2+O2 +2H2O = 4HNO32NO2+2NaOH = NaNO2+NaNO3+H2O（尾气吸收）③NO2和溴蒸气在性质上的相似之处： A ．均有氧化性 B ．溶于水后溶液呈酸性C ．能与碱溶液反应，颜色消失鉴别两者不能用淀粉 KI 试纸、碱溶液等。
NO2和溴蒸气在性质上的差异之处：A ．通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液无色而溴蒸气溶于水溶液呈橙色B ．通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气C ．通入CCl4有机溶剂中， 溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为Br2(g)D ．将盛有溴蒸气和 NO2 气体试管放入冷水中冷却，气体颜色变浅的为 NO2②氨水中含有三种分子（H2O 、NH3•H2O 、NH3）和三种离子（OH —、NH4+、H+），含量最多的是NH3•H2O ，但计算其浓度时要将所有的含氨微粒换算为NH3 ③氨水是一种弱碱，当反应物时，在离子方程式中用分子式表示。
4.氨的制备 ① 反应原理 2NH4Cl+Ca(OH)2==2NH3↑+2H2O+CaCl2 反应装置 固固加热装置 净化 用碱石灰干燥 收集 向下排空气法验满方法 ①用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色 ②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生尾气处理 收集时，一般在试管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花，可减少NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3△棉花的作用：防止空气对流不能用氢氧化钠代替氢氧化钙：氢氧化钠易吸水，易结块，不易产生NH3；热的氢氧化钠对玻璃有腐蚀作用。
硝酸性质与计算技巧
溶解后共收集到由NO2和NO组成的混 合气体0.896 L（标况），求反应所消
耗量。HN①式O方 法3和程 ：产物中涉 知N及 数O两 ，2和个N反O的应物两质用个的二未 ②原子守 元反一应次中方的程氮组原法子守恒
恒法：
反应中金属失去电子
③电子守恒 总数
硝酸与金属反应
规律
电子守恒
“ 两个思想 ”N原子守恒
玻尔把金质的奖章小心的放入“试剂瓶”里， 奖章在“王水”里慢慢的就消失了。然后，他离 开了自己的祖国。
战争结束后，玻尔回到了自己的实验室，那 个小瓶子还在那里。于是，他拿起一块铜轻轻的 放入“王水”，铜块慢慢的也变小了，奇怪的是， 瓶子里出现了一块黄金！
玻尔就是利用了化学上的一个化学反应——
浓 、 稀 HNO3 分 别 与 Cu 反 应 ， 为 何 不同？
反应
HNO3+ NaOH = NaNO3
与碱性氧化物+ H2O
反应
2HNO3+ CuO = Cu(NO3)2
与某些盐 + H2O
反应 2HNO3+ CaCO3 = Ca(NO3)2+ H2O
与金属+反CO2但↑ 不生成氢
应
气
硝酸的化学性质
光
4HNO3 ==== 4NO2 ↑ + O2 ↑+ 2H2O
“ 一个依据—”—离子方程 式
19.2g铜和2 mol/L稀硝酸0.5L作用，反
应中转移0的. 电子为______mol，参加
反0.应的硝6酸是______mol，作0为. 氧化 剂8的硝酸是______mol。 2
铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸， 若反应中硝酸被还原只产生4480 mL 的NO2气体和336 mL的N2O4气体（气 体的体积已折算到标准状况），在反 应后的溶液中，加B入足量的氢氧化钠 溶液，生成沉淀的质量为 （ ） A．9.02g B．8.51g C．8.26g
氮氧化物与水反应的计算
氮氧化物与水反应的计算氮氧化物是由氮和氧元素组成的化合物，主要包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）和笑气（N2O）。
当氮氧化物与水反应时，会产生一系列化学反应，其中的主要反应是生成硝酸（HNO3）和亚硝酸（HNO2）。
首先讨论一氧化氮与水的反应。
一氧化氮与水反应可以分为两个步骤。
首先，一氧化氮会在水中迅速溶解生成一氧化氮氢氧化物（HNO2）：NO(g) + H2O(l) ⇌ HNO2(aq)然后，一氧化氮氢氧化物会进一步与水反应生成硝酸和亚硝酸：HNO2(aq) ⇌ H+(aq) + NO2-(aq)HNO2(aq) + H2O(l) ⇌ HNO3(aq) + OH-(aq)其中，HNO3是硝酸，OH-是氢氧根离子。
接下来讨论二氧化氮与水的反应。
二氧化氮与水反应主要有以下两个步骤。
首先，二氧化氮会在水中迅速溶解生成一氧化氮氢氧化物（HNO2）：NO2(g) + H2O(l) ⇌ HNO2(aq)然后，一氧化氮氢氧化物会进一步与水反应生成硝酸和亚硝酸：HNO2(aq) ⇌ H+(aq) + NO2-(aq)HNO2(aq) + H2O(l) ⇌ HNO3(aq) + OH-(aq)与一氧化氮的反应类似，在这个反应中也生成了硝酸和亚硝酸。
最后讨论笑气与水的反应。
笑气与水反应会生成亚硝酸和硝亚酸：N2O(g) + H2O(l) → 2HNO2(aq)亚硝酸和硝亚酸在水中会进一步转化为硝酸和亚硝酸：2HNO2(aq) + O2(g) ⇌ 2HNO3(aq) ----------------(1)2NO2-(aq) + H2O(l) ⇌ HNO2(aq) + OH-(aq) ---------------(2)在这个反应中，硝酸和亚硝酸的生成也和一氧化氮和二氧化氮的反应类似。
总结起来，氮氧化物与水反应主要生成硝酸和亚硝酸。
硝酸具有强氧化性，是一种常用的无机化肥和炸药原料。
亚硝酸则是较不稳定的化合物，它是一种常见的气象污染物，可以与大气中的有机物反应生成臭氧和二次气溶胶。
高中化学05选择中的计算
选择专题十二：选择中的计算能力自测1．0.03 mol Cu完全溶于硝酸，产生氮的氧化物（NO、NO2、N2O4）混合气体共0.05 mol。
该混合气体的平均相对分子质量是（）A．30B．46C．50D．662．在CO和CO2的混合气体中，氧元素的质量分数为64%。
将该混合气体5 g通过足量的灼热的氧化铜，充分反应后，气体再全部通入足量的澄清石灰水中，得到白色沉淀的质量是（）A．5 g B．10 g C．15 g D．20 g3．已知：Fe5O7可以看作Fe2O3和Fe3O4的混合物。
现有Fe、Fe2O3、Fe5O7混合物共0.1 mol，加盐酸后固体全部溶解，共收集到0.01 mol H2，且向反应后的溶液中加入KSCN溶液不显红色，则原混合物中铁的物质的量为（）A．0.05 mol B．0.06 mol C．0.07 mol D．0.08 mol4．在100 g浓度为10 mol·L－1、密度为ρ g·cm－3的氨水中加入一定量的水稀释成5 mol·L－1的氨水，则加入水的体积为（）A．小于100 mL B．等于100 mLC．大于100 mL D．等于(100/ρ)mL5．有某温度下KCl饱和溶液m1 g，溶质质量分数为ω1%。
对其蒸发结晶或降温结晶，若析出KCl 的质量、所得母液质量及溶质质量分数用m g、m2 g和ω2%表示，分析正确的是（）A．原条件下KCl的溶解度小于ω1 g B．m1∙ω1%- m = m2∙ω2%C．ω1一定大于ω2 D．m1 - m2 ≤ m6．将a molNa 2O 2和b molNaHCO 3固体混合后，在密闭容器中加热到250℃，让其充分反应。
当剩余固体为Na 2CO 3、NaOH 时，排出气体的成分和物质的量可能为 （）A ．只有O 2；n (O 2)=a molB ．有O 2和CO 2，n (O 2)=2amolC ．有CO 2和H 2O ，n (H 2O)=2b molD ．有O 2和H 2O ，n (H 2O)=23amol7．则下列结论中不正确的是 （）A ．盐酸物质的量浓度为3.0 mol/LB ．15.7 g 混合物与盐酸反应后有剩余C ．加入9.2 g 混合物时消耗HCl 0.1 molD ．混合物中NaHCO 3和KHCO 3的质量比为1:1【计算整体解读】1．高考中化学计算主要包括以下类型：（1）有关相对原子质量、相对分子质量及确定分子式的计算； （2）有关物质的量的计算； （3）有关气体摩尔体积的计算；（4）有关溶液浓度(质量分数和物质的量浓度)的计算； （5）利用化学方程式的计算； （6）有关物质溶解度的计算；（7）有关溶液pH 与氢离子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算； （8）有关燃烧热的简单计算； （9）以上各种化学计算的综合应用。
硝酸的相关计算
硝酸与硝酸盐的计算一、硝酸与金属反应中硝酸的作用：（1）酸性（2）氧化性二、硝酸盐（1）硝酸盐的受热分解规律①_________________________②___________________________________________③___________________________________________（2）硝酸盐在酸性的条件下具有强的氧化性：与_______________________________不共存三、混酸的计算_______________________________________________________________________四、硝酸的计算技巧例1：15.36gCu与200mL某浓度的硝酸恰好完全反应，生成气体3.58L(标况)，求原硝酸的浓度？变式：38.4mg铜与适量的浓硝酸反应，铜全部作用后共收集到气体1m mol，则参加反应的硝酸的物质的量可能是（）A 1 m molB 1.6 m molC 2.2 m molD 2.4 m mol例2：在体积为40ml的稀硝酸中加入4.2g铁粉充分反应后，恰好完全反应，硝酸的还原产物是NO，通过计算该硝酸的物质的量浓度？例3：14g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12L（标况）氧气混合，通入水中恰好被全部吸收求：（1）原合金中铜的质量？（2）若所用的硝酸溶液为40mL，刚好完全反应，试确定其物质的量浓度可能的范围？【练习】1.浅绿色的Fe(NO 3)2溶液Fe 2++2H 2O →Fe(OH)2+2H +，向该溶液中逐滴加入稀盐酸，溶液的颜色变化情况是 （ ）A.变为深绿色B.褪为无色C.变为棕黄色D.没有变色2．足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO 2、N 2O 4、NO 的混合气体，这些气体与1.68LO 2（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。
氮氧化物换算公式
氮氧化物换算公式
在化学中，氮氧化物换算公式在实际操作中起到了非常重要的作用。
以下就是常用的几种氮氧化物换算公式。
一是二氧化氮（NO2）转化为氮气的计算公式，即1kg二氧化氮（NO2）＝0.3048 kg氮气。
二是氨（NH3）转化为氮气的计算公式，即1kg氨＝0.8225 kg氮气。
三是亚硝酸盐（NO2 -1）转化为氮气的计算公式，即1kg 亚硝酸盐（NO2-1）＝0.3048 kg氮气。
四是硝酸盐（NO3 -1）转化为氮气的计算公式，即1kg 硝酸盐（NO3-1）＝0.2260 kg氮气。
这些计算公式可以帮助我们更好的理解和计算氮氧化物的含量，从而在实际操作中实现精准的控制。
若要获得各种组合的计算公式，只需将所需的化合物之间的转换公式组合起来，即可实现各种复杂转换的计算。
以上所述就是关于氮氧化物换算公式的一些内容，更多详细的信息和数据，还需要在实际操作中进行更多的研究和探求。
然而在实践中需要注意，由于不同的氮氧化物其物质的量比以及它们与其他物质反应的方式都可能会有所不同，因此在实际应用中，还需要考虑到这些因素，以确保公式的准确适用性。
做好详细而全面的计算，才能准确地转换不同形式的氮氧化物，从而运用于所需的实际情况中。
氮的氧化物-硝酸和氨
②在放电时与O2反应：
③与H2反应：
④与Mg等ⅡA族元素的反应：
N2+O2==2NO
放电
N2+3H2=====2NH3
催化剂
高温高压
N2+3Mg===Mg3N2
二、氮的氧化物
2、NO：
氮元素的常见正价有+1、+2、+3、+4、+5 所以氮的氧化物种类较多 ，如N2O、NO、N2O3、NO2、N2O5
与含S2- 、SO32- 、Fe2+ 、I-等的化合物反应。
浅绿色的Fe(NO3)2溶液中存在如下平衡： Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+，若向该溶液中滴加稀盐酸，则溶液的颜色（ ） A、变黄 B、绿色变深 C、绿色变浅 D、无变化
光或 △
浓HNO3应避光保存在棕色瓶中。浓硝酸分解产生的NO2溶于HNO3而显黄色
浓HNO3 、AgNO3 、氯水、溴水等。
常见的需要放在棕色瓶中的溶液有哪些?
③强氧化性
要点一、HNO3 不管浓稀都具有强氧化 性，且氧化性浓HNO3 > 稀HNO3
要点二、 HNO3的强氧化性的具体体现：
1、利用电子得失守恒计算。
V1+V2=11·2L
32·64g/64g·mol-1×2=V1/22·4L·mol-1×3+V2/22·4L·mol-1×1
5·8
5·4
2、利用N元素守恒计算。
（aV×10-3+0·5）/0·14
3、整个变化中Ｎ元素的化合价不变， 利用氧化还原反应中得失电子数目相等。
含氮化合物
2010.09
氮的氧化物溶于水生成硝酸的浓度计算
杨香涛
２４ ４ ２ １１
２ ＮＯ和 Ｏ ２混合 溶 于水 生成 硝 酸 例 ２ 在 标 准 状 况 下 将 ＮＯ与 Ｏ ，以 ４： ３ 的体 积 比充 人 一 干 燥 烧 瓶 后 倒 立 水 槽 中 ， 液 体 逐 渐 上 升 至 烧 瓶 底 部 ， 最 后 进 入 烧 瓶 中 求 溶 液 的物 质 的 量浓 度 ？ 解析 ： 标 准 状 况 下 气 体 的 体 积 比 等 于 在 其 物 质 的量 之 比 ， 因此 设 ＮＯ 的 物 质 的 量 为 ４ 则 Ｏ２ 物 质 的量 为 ３ 又 根 据 ２ ｘ， 的 Ｘ， ＮＯ ＋
河 北理 科 教 学研 究
问题 讨 论
（ ＨＮ０３ ）：４Ｘ ＋２Ｘ ：６Ｘｍｏ ｌ
因 为 硝 酸 溶 液 的体 积 等 于 气 体 体 积 的减 少 ， 以 Ｃ（ 所 ＨＮＯ ）＝ ｉ ｓ
ｏ‘ ｌＬ
根 据 题 意 ： 瓶 的体 积 等 于 溶 液 的体 积 ， 烧
得
Ｃ Ｎａ 第 ２ ＝ 。ｌ （ Ｏ＝ Ｈ ） ＿ ｍ＿ ４ ｌ 『
说明 ：
１ 的体 积 比充 人 一 干燥 烧 瓶 后 倒 立 于 水 槽
中， 液体 逐 渐 上 升 至 烧 瓶 底部 ， 最 后 进 入 烧 求
瓶 中溶 液 的物 质 的 量 浓 度 ？
（ ） ２气 体 中 如 果 混 有 如 Ｎ２ ＮＯ 稀 １ ＮＯ 、
有气 体等不溶 于 水 的气体 ， 们生 成 硝酸 溶 它 液的物质的量浓度不 变 ， 为 仍 ｍｎ‘ ～． Ｌ Ｉ
＝
４４ ８ × １ ３ ０ Ｌ
说 明 ： 要 是 ＮＯ 与 ０ 只 ２混 合 溶 于 水 ， 不 管 是 ＮＯ 过 量 ， 是 ０ 还 ２过 量 ， 们 生 成 硝 酸 它
高中化学硝酸的相关计算
2.硝酸与金属铁及其化合物的反应
铁具有可变化合价。铁与足量稀硝酸反应生成硝酸铁，当铁过量时，生反应Fe＋ 2Fe3＋===3Fe2＋，即过量的铁与硝酸反应生成硝酸亚铁。
“恰好完全反应”——铁与HNO3作用时常见到“恰好完全反应”这一说法，对“恰 好完全反应”的理解是铁和硝酸都不剩余。假定硝酸的量一定，则与铁完全反应时 铁的物质的量为一个范围，即生成Fe3＋，或Fe2＋，或Fe3＋和Fe2＋的混合物，而涉及该 问题的试题往往要用极端假设法解决。
例1: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。求NO和NO2的体积为多少？
解：设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。n(Cu)＝0.51 mol 根据气体在标准状况下的总体积为11.2 L，有：①x＋y＝0.5 mol。 根据得失电子守恒，有：②3x＋y＝(0.51×2) mol。
3.硝酸与金属反应的相关计算规律 硝酸与金属反应时，金属被氧化生成金属阳离子，硝酸被还原为低价氮的化合物。 所遵循的规律必须符合三个守恒和一个依据。 ①得失电子守恒；②原子守恒；③溶液中要符合电荷守恒。
“ 一个依据 ”— 离子方程式
①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。
的硝酸的物质的量可能是多少？
思路：由N原子守恒 Cu ~ 2HNO3 ~Cu（NO3)2 n(HNO3) ＝ 2×n[Cu(NO3)2] + n(NOx) ＝2×0.0006 +0.001 ＝2.2×10－3 mol
练习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？步步高P118第（3）
高三化学氮气和氮的氧化物
质对市爱慕阳光实验学校高三化学氮气和氮的氧化物【本讲信息】一. 教学内容：氮气和氮的氧化物1、氮气2、氮的氧化物二. 、难点1、了解氮气的分子结构，掌握氮气的化学性质，理解氮的固的含义。
2、掌握NO和NO2的重要性质及NO、NO2与O2的混合气体溶于水的计算。
三. 复习过程〔一〕氮气1、氮气的物理性质空气中氮气的体积分数为78%，氮气是一种无色、无味、密度比空气稍小、熔、沸点低，难溶于水的气体。
2、氮分子的结构〔1〕氮气的分子式：N2〔2〕电子式：〔3〕结构式：N≡N分析：两个氮原子间以叁键相结合，使氮分子的结构很牢固。
常温下氮气化学性质很不活泼。
氧气和氮气共存于空气中，氧气很容易跟其他物质反，而氮气却很难参加反。
但化学性质的稳是相对的，一条件下，温、高压、放电，氮分子获得足够能量，使共价键断裂，就能与一些物质如O2、H2发生反。
3、氮气的化学性质〔1〕稳性氮元素的非金属性仅次于氟和氧。
氮气性质不活泼是因为两个氮原子之间以键能为946kJ·mol-1的三键结合，是所有双原子分子中键能最大的。
因而尽管氮是十分活泼的非金属，自然界仍有大量的游离态的氮气存在。
〔2〕氧化性<1>与氢气反：N2＋3H2催化剂高温高压2NH3①反条件：高温、高压、催化剂。
②反特征：可逆反，即N2与H2化合生成氨气，放出热量，同时，氨气也会分解生成N2和H2。
③工业合成氨的原理。
<2>与活泼金属镁反：〔3〕复原性与氧气在放电条件下反：〔二〕氮的氧化物氮元素有＋1、＋2、＋3、＋４、＋5五种正价，五种正价对六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。
其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。
1、一氧化氮NO是一种无色有刺激性气味的气体，能与人血液中的血红蛋白结合而使人中毒。
接触空气后立即被氧化为二氧化氮而变为红棕色，收集NO气体必须用排水取气法。
NO在神经信号传递、血压生理调控、血流量控制、免疫调节、抵抗感染方面起到了重要作用，被称为“信使分子〞。
氮及其化合物
H3PO4
无色晶体，难挥发 （吸湿性） 三元中强酸，不易分 解，不具有强氧化性
4．磷酸盐
⑴所有的磷酸二氢盐 都溶于 水，而磷酸氢盐 和磷酸盐中能溶的只有 钾、钠和铵盐 。
⑵磷肥是三种重要的农业用肥之一。 而农作物能吸收是可溶性的磷酸盐。 ⑶常用的磷肥有
过磷酸钙（普钙）Ca(H2PO4 ) 2 和CaSO4 重过磷酸钙（重钙）Ca(H2PO4 ) 2
1、溶液中不加热也可以反应，一般生成NH3•H2O NH4++OH-= NH3•H2O
2、NH4+与OH-在溶液中不能大量共存
例：下列事实体现了硝酸的什么性质？ A.强氧化性 B.酸性 C.不稳定性 D.挥发性 （1）硝酸存放在棕色瓶中密封保存 （2）浓硝酸可以和铜反应 （3）木炭和浓硝酸反应 （4）锌和硝酸不产生H2 （5）氧化铜溶于硝酸 （6）不用硝酸制SO2气体 （7）用铁槽存放浓硝酸 （8）检验SO42-时不能先用硝酸酸化
水、煤(石油、天然气、焦炉气、炼厂气）和空气
三步骤： 造气、净化、氨的合成与分离 压强： 条件 温度： 10MPa~30MPa 4000C ~5000C 铁触媒
催化剂：
3、铵盐的性质 ⑴结构：离子键、共价键、配位键，属离子晶体
⑵物理性质：
均为能溶于水的无色晶体。
注意硝酸铵固体溶 于水热效应? NH4＋＋H2O NH4＋＋OH－ NH3·H2O＋H＋ NH3↑＋H2O
b.与非金属反应
C＋4HNO3（浓） S＋6HNO3（浓） CO2↑＋4NO2↑＋2H2O H2SO4＋6NO2↑＋2H2O
c.与其他还原剂反应
H2S、S2—、SO32—、SO2、Fe2+等
高中必修第二册《第二节 氮及其化合物》优质课教案教学设计
氮及其化合物【教学目标】（1）掌握氮的重要性质，了解氮在我们生活中的重要用途。
（2）掌握氮的氧化物的性质，氮的重要化合物的用途及硝酸的相关注意事项。
（3）掌握氮族元素的性质，理解氮族元素原子结构与性质递变规律。
【教学重点】氮及其重要化合物的性质及转化【教学难点】氮及其重要化合物的性质及相关实验【教学过程】一、导入我们上节课学习了硫的相关性质，掌握非金属元素的学习方法，那我们又知道空气中含量最多的元素为氮气，这节课我们就带着已有的学习方法，对氮及其化合物知识展开学习！二、知识讲解使用建议说明：《氮及其化合物》知识内容丰富，涉及面广，是高考命题的热点内容之一。
试题常以氮元素及其化合物知识为载体，考查基本概念、基本理论、实验、计算等，具有较强的综合性。
考点1氮气、氮的氧化物、硝酸使用建议说明：考纲要求了解氮及其化合物的主要性质；了解氮的氧化物及其对环境的影响；了解硝酸的主要性质；通过浓硫酸、硝酸分别与不活泼金属、非金属的反应，认识浓硫酸、硝酸的强氧化性；通过比较浓硫酸与稀硫酸，浓硝酸与稀硝酸性质的差异，认识浓度、反应条件对反应产物的影响。
一、氮气（N）2（1）分子结构：电子式为，结构式为N N，氮氮叁键键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。
（2）物理性质：纯净的氮气是无色无味的气体，难溶于水，空气中约占总体积的78%。
（3）化学性质：常温下性质稳定，可作保护气；但在高温、放电、点燃等条件下能与2H 、2O 、II A 族的Mg 、Ca 等发生化学反应，即发生氮的固定（将空气中的氮气转变为含氮化合物的过程，有自然固氮和人工固氮两种形式）。
2N 中N 元素0价，为N 的中间价态，既有氧化性又有还原性。
①与2H 反应：223N 3H 2NH +高温、高压催化剂②与2O 反应：22N O 2NO +放电③与活泼金属反应：232N 3Mg Mg N +点燃（4）氮气的用途：化工原料；液氮是火箭燃烧的推进剂；还可用作医疗、保护气等。
氮氧化物和硝酸有关计算
延伸·拓展①同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3 ②NO2，进行喷泉实验，经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度大小关系为( C )A.①＞②B.①＜②C.①=②D.不能确定设圆底烧瓶的体积为VL，所含气体的物质的量为V/Vm mol。
则：c(NH3)=(V/Vm)/V mol/L = 1/Vm mol/L而3NO2+H2O=2HNO3+NO，c(HNO3)=［2V/(3Vm) mol］/［2/3VL］= 1/Vm mol/L规律：只要在同温同压下，单一气体（或某一气体中混有空气）如进行“喷泉”实验（在H2O中）后所得溶液的浓度均相同。
它与液体上升高度无关。
如在标准状况下，则浓度为1/22.4 mol/L。
②.例 1.铜粉放入稀硫酸溶液后,加热后无明显现象发生,当加入下列一种物质后,铜粉质量减少,溶液呈蓝色,同时有气体产生,该物质可能是( C ) 。
A. Fe2(SO4)3B. Na2CO3C. KNO3D.FeSO4例 2.铁铜混合物加入不足量的硝酸,反应后,剩余金属m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后, 剩余金属m2 g, 则m1与m2的关系是( A )。
A.m1一定大于m2B. m1一定等于m2C. m1可能等于m2D. m1可能大于m2值得注意的是：硝酸盐中的NO3- 与其它酸中的H+形成硝酸。
硝酸与金属反应的计算③例 3.在100 mL 混合溶液中,HNO3 和H2SO4 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Cu2+ 的物质的量浓度是( B )。
A. 0.15B. 0.225C. 0.35D. 0.45【解析】考虑到硝酸与铜反应生成的硝酸铜中硝酸根离子会与其它酸中的氢离子形成的溶液会继续与铜反应n(Cu)=0.03mol n(HNO3)=0.04mol n(H2SO4)=0.01mol3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O（H+ 少量）3 8 2 30.06 (0.06/8)*3=0.0225解得：C(Cu2+）= 0.0225/0.1 mol/L④物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为氮的氧化物，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是AA．1∶4 B．1∶5 C．2∶3 D．2∶5【解析】硝酸与金属反应，反应的硝酸包括做酸介质的硝酸(未被还原）和做氧化剂的硝酸（被还原）两部分设n(Zn)=2mol n(HNO3)=5molZn --Zn(NO3)2 -- 2HNO3（酸）2mol 2mol 4mol则做氧化剂被还原的硝酸5mol-1 mol=4mol⑤将1.92 g 铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为 1120 mL。
硝酸的相关计算
硝酸的相关计算一、从反应的本质看:在浓硝酸中放入铜片：1、开始反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O Cu +4H++2NO3－=Cu2+ +2NO2↑+2H2O2、若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 3Cu +8H+ +2NO3－=3Cu2+ +2NO↑+4H2O3、反应停止后，再加入少量的25％的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是3Cu+8H++2NO3－=3Cu2++2NO↑+4H2O二、计算的技巧：1、利用N元素守恒计算：参加反应的硝酸一部分显酸性，生成硝酸盐，另一部分作氧化剂，一般转化为氮的氧化物(NO或NO 2)浓HNO3+足量金属(Cu)型: M+HNO3=M(NO3)X+氮的氧化物+H2O根据氮元素守恒，分析硝酸的去向：n(起氧化性作用硝酸)=n(NO)+n(NO2)n(起酸性作用硝酸)=n(金属)×金属化合价n(参加反应的总硝酸)=n(起氧化性作用硝酸)+n(起酸性作用硝酸) =n(NO)+n(NO2)+n(金属)×金属化合价例1．将1.92g铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为1120mL。
(假设反应中只产生NO或NO 2)则消耗硝酸的物质的量为 mol。
A．0.12 B．0.11 C．0.09 D．0.08【巩固练习】38.4gCu跟适量的浓HNO3反应，Cu全部反应后共收集到气体22.4L(标准状况)，反应中作氧化剂的硝酸与总消耗的HNO3的物质的量比( )A．5∶11 B．6∶11 C．5∶6 D．6∶52、利用得失电子守恒计算：计算原理: 金属转移的电子＝氮元素转移的电子只生成NO: n(金属)×金属化合价＝n(NO)×3只生成NO2: n(金属)×金属化合价＝n(NO2)×1NO和NO2都生成: n(金属)×金属化合价＝n(NO)×3+n(NO2)×1例2．某金属单质和浓硝酸反应时，每有0.25mol单质反应就消耗1mol浓硝酸，反应中浓HNO3还原为NO2，则金属氧化后的化合价是( )A．+1 B．+2 C．+3 D．+4【变式训练】某金属与浓硝酸恰好完全反应生成NO2(可加热)，消耗金属和硝酸的物质的量之比为1∶4，则该金属可能是( )A．Cu B．Ag C．Al D．Zn`3、利用电荷守恒计算:一般应用于硝酸有剩余的反应，反应后存在:n(NO3－)＝n(H+)+2n(Cu2+)例3．6.4g铜与过量的硝酸(8mol/L、60mL)充分反应后，硝酸的还原产物有NO、NO2，反应后溶液中所含H+离子为nmol，此时溶液中所含NO3－的物质的量为( )A．0.28mol B．0.31mol C．(n+0.2)mol D．(n+0.4)mol【变式训练】6.4g铜与1L 8mol/L硝酸反应，硝酸的还原产物有NO、NO2。
氮的氧化物(NOx)和O2、H2O混合反应的计算方法
氮的氧化物(NO x)和O2、H2O混合反应的计算方法1．关系式法(1)NO和O2的混合气体通入水中由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
(2)NO2和O2的混合气体通入水中由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。
(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。
2．电子守恒法NO x转化为硝酸时失去电子，如果是NO x与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NO x 失去的电子数相等。
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效；当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
1．有一充有20 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL 无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为(气体体积均在相同状况下测得)() A．2∶3 B．3∶2 C．1∶4 D．4∶1答案A解析二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则：3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 气体体积减少3 1 2V 20 mL －12 mL ＝8 mL所以V ＝3×8 mL 2＝12 mL ，即二氧化氮的体积为12 mL ，则原混合气体中一氧化氮的体积为20 mL －12 mL ＝8 mL ，则原混合气体中NO 和NO 2体积比为8 mL ∶12 mL ＝2∶3。
2．将盛有12 mL NO 2和O 2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL 无色气体，则原混合气体中O 2的体积和剩余的2 mL 气体分别是( )A ．1.2 mL ，NOB ．2.4 mL ，O 2C ．3.5 mL ，O 2D ．4 mL ，NO 答案 A解析 解题依据的化学方程式：4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3；3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 。
专题：有关氮的氧化物溶于水的计算
2NO+O2 = 2NO2 设原试管内NO的体积为 x
由 4NO+ 3O2 +2H2O = 4HNO3 43 x 3/4 x
28mL – 3/4 x = x
x = 16 mL
4. NO2+O2+H2O 例5：由O2和NO2组成的混合气40mL，通过足量的水吸收 后剩下5mL。求原混合气体中NO2和O2的体积。
A. N2、NO2
B. NH3、NO2
C. O2、NO2
D. O2、NO
4.将充满 O2和 NO2的混合气体的量筒倒置于盛有足量 水的水槽中，一段时间后，水位上升至量筒的一半 就停止了。则，原混合气体中
V（ NO2 ）： V（ O2 ）= _________________
5.一定条件下，将等体积的NO和O2的混合倒立于水槽 的试管中，则
2.装有等体积的NO、NO2、O2的混合气体的试管倒置 于盛有足量水的水槽中，最后水位上升的体积百分数 为____________________
3.将分别充满下列四组混合气体（每组中的2种气体按 等体积充入）的集气瓶倒扣在盛有足量水的水槽中， 待液面平稳后，按所剩余气体体积由多到少的顺序 是_____________________
3
1
XmL
4mL
解得X＝12mL
答：原试管中NO2的体积为12mL。
2. NO+NO2+H2O
例2：将30mLNO和NO2的混合气，通入倒立在水槽中的盛 满水的量筒里，片刻后，量筒里剩下16mL的气体。求原混 合气体中NO和NO2的体积。
解：设原有NO2的体积为xmL
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【计算二】氮的氧化物及硝酸的相关计算
必须熟记几个反应：
①2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+ H2O
②NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O
③4NO＋3O
2＋2H
2
O → 4HNO
3
④4NO
2
＋O
2
＋2H
2
O
→ 4HNO
3
⑤Cu+4HNO3（浓）→Cu (NO3)2+2NO2↑+2H2O
⑥3Cu+8HNO3（稀）→ △3Cu (NO3)2+2NO↑+4H2O
解题技巧：观察方程式的特点利用元素守恒或找反应物与生成物的关系利用得失电子守恒。
例1.已知NO2与NaOH溶液反应：2 NO2 + 2 NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O，NO和NO2可一起与NaOH溶液作用：NO2+ NO + 2 NaOH → 2 NaNO2 + H2O，现用V L某烧碱溶液能完全吸收n mol NO2和m mol NO组成的混合气体。
（1）所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为。
（2）若所得溶液中c(NO3－)： c(NO2－) = 1：9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n：m = 。
（3）用含n和m的代数式表示所得溶液中NO3－和NO2－离子浓度的比值c(NO3－)： c(NO2－)= 。
【答案】（1）（2）3：2 （3）
mol·L-1
解题指导：观察方程式的特点利用氮元素与钠元素的守恒。
n（N）=n（Na）
2.将0.8molCu和Mg完全溶于适量浓硝酸中，收集到
氮的氧化物（含NO、NO2）的混合气体，将这些气体完全通入足量烧碱溶液，充分反应后,共消耗NaOH 的物质的量可能为（）（①2NO2+2NaOH→NaNO2+NaNO3+ H2O ②NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O）
A．0.7mol B. 1mol C.1.5mol D.1.8mol
3．（10分）硝酸工业生产中的尾气（NO2、NO的混合气体）通常可用纯碱溶液吸收：
2NO2＋Na2CO3→NaNO3＋NaNO2＋CO2↑ ①
NO＋NO2＋Na2CO3→2NaNO2＋CO2↑ ②（1）在硝酸工业尾气吸收过程中，在标准状况下，每生成44.8L二氧化碳气体，可以吸收尾气 L。
（2）若工业上用21.2%的纯碱溶液吸收硝酸生产中的尾气时，若要配制10 kg该浓度的纯碱溶液，需要纯碱（Na2CO3·10H2O）质量是多少？
（3）要保证硝酸工业的尾气充分吸收，n(NO2)与n(NO)应满足何种关系？
（4）现有10 kg 21.2%的纯碱溶液，用于吸收NO2、NO，在标准状况下每产生448L二氧化碳时，纯碱溶液增重880 g。
①则生成NaNO3与NaNO2的质量比是多少？
②20℃时，10 kg 21.2%的纯碱溶液吸收完全后，蒸发掉6.88 kg
水，冷却到5℃，可析出NaNO2晶体质量是多少？（已知5℃时，NaNO2 的溶解度为71.2g/100g水。
忽略NaNO3的影响）。
3．（1）89.6L（2分）（2）5.72kg（2分）
（3）n(NO2)≥n(NO)或（2分）
（4）①17∶23（2分）
30．某工业废气经处理后的成分是
（含少量
），
（1）取该混合气体1升，通过排水集气，收集到0.4升气体。
则原混合气体的平均摩尔质量为是___________。
（2）另取该混合气体11.2升（折算到标准状况），在催化剂作用下，用氨气来处理该气体，两者反应生成氮气和水，则需要氨气的物质的量是____________。
（3）另取该混合气体V升（折算到标准状况），通入盛有20.0g铜粉的反应器中，充分加热后生成氧化铜和氮气，粉末的质量变为21.92g。
则原混合气的体积V为________（标准状况下）。
30．（1）55．2g/mol （2） 0.8 （3）1.12升 （各2分）
31. 某化肥厂氨和空气（设氧气的体积分数为0.2，空气式量为29）生产
硝酸铵过程如下：
其中①、②的反应方程式为：4NH3 + 5O2 ——→ 4NO+6H2O， 4NO＋3O2＋2H2O → 4HNO3
（1）若原料气的密度为1.25g/L（标准状况），则氨气与空气的体积比_________。
（2）若生产硝酸的氨气与空气中的氧气恰好完全反应，且硝酸全部溶解反应产生的水中，所得硝酸溶液的物质的量浓度为____________（保
留2位小数，此时硝酸溶液的密度为1.38g/cm3）。
（3）若不考虑副反应且各步反应均完全，为使生产过程中不再补充空气，则原料气中氨气(包含第③步被硝酸吸收的氨气)的体积分数最大值为____________。
（4）若实际生产中，反应①的转化率为94%，反应②的转化率为97%，反应③中氨的转化率为98%，硝酸完全转化。
求（写出计算过程）：
（i）100 m3（已折算到标准状况）氨气最多可生产硝酸铵的质量（kg）。
（ii）合成硝酸铵的整个流程中，氨的总转化率。
31.（共10分）
（1）1:11（2分）；（2）17.04mol/L（2分）；（3）0.17（或16.67%或1/6）（2分）
（4）（i）169 kg（2分）
31．甲、乙两个研究小组，用以下两种方法由Cu粉制Cu(NO3)2溶液。
(1)甲组用a g Cu粉，在加热条件下，与空气充分反应，然后将生成的
CuO全部溶于适量的稀HNO3溶液中，制得Cu(NO3)2溶液。
则消耗O2的物质的量是，
消耗HNO3的物质的量是
(2)乙组用a g Cu粉全部溶于一定量的浓HNO3中，测得生成的气体在标准
状况下体积为b L (不考虑NO2转化成N2O4)。
则消耗的HNO3的物质的量是 mol。
（ⅰ）为消除污染，将生成的气体通入水中并同时通入O2，使生成的气体完全溶于水，计算消耗O2的物质的量；
（ⅱ）若将生成的气体通入NaOH溶液中，气体被完全吸收，产物只有NaNO3、NaNO2和H2O，计算生成NaNO2的物质的量。
31、10分（1）(1) (2) （各2分）
31．（10分）硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收，有关的化学反应为：
2NO2＋Na2CO3→NaNO3＋NaNO2＋CO2↑ ①
NO＋NO2＋Na2CO3→2NaNO2＋CO2↑ ②
（1）NO和NO2的混合气体的组成可表示为NO x，该混合气体通人纯碱溶液完全吸收时，x值不可能为（填编号）。
a.1.2
b.1.5
c.1.6
d.1.9
（2）根据反应②，每产生22.4L（标准状况下）CO2，吸收液质量将增加 g。
（3）在标准状况下，将含a L NO2和b L NO混合气体通入625g质量分数为21.2%的纯碱溶液中，恰好完全被吸收，且吸收液质量增加44g。
计算: Ⅰ.a= L，b= L。
Ⅱ.反应②中生成NaNO2的质量为 g。
（4）在标准状况下，将5.6 L含NO、NO2和N2O4的混合气体及2.8L O2同时通入100mL 1.5mol／L Na2CO3溶液中恰好完全反应，并生成NaNO3和CO2，则混合气体中，N2O4与NO2的体积比为。