高中化学《氮的氧化物和硝酸》(讲)

复习目标：

1、掌握氮及其化合物（NO、NO

2、HNO3等）的物理和化学性质

2、掌握HNO3的强氧化性及相关的计算。

3、了解氮及其重要化合物对环境质量的影响

基础知识回顾：

一、氮气及氮的氧化物

2、氮的氧化物

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（反应）

【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

【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

【迁移训练1】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

二、硝酸

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】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HNO3

C．H2S和HNO3D．NH3与HNO3

【迁移训练2】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：

①Cu与稀硝酸反应制取：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3) 2＋2NO↑＋4H2O

②Cu与浓硝酸反应制取：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

③通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取：2Cu＋4HNO3＋O2===2Cu(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③最多

B．制取相同量的硝酸铜①产生的有毒气体比②多

C．三种方案中硝酸的利用率③>①>②

D．三种方案的反应都可以在铁制容器中进行

考点详析：

考点一：氮的氧化物溶于水的有关计算

1、有关化学反应方程式

3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①

4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3②

4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3③

2NO＋O2=2NO2④

（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】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________。

【迁移训练3】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 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

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）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。