資源簡介

(共43張PPT)
第21講　氮氣、氮氧化物及硝酸
1.了解氮及其氧化物的主要性質和應用，了解氮氧化物對環境的影響。
2．掌握硝酸的性質和應用。
考點一
考點二
考點一
1.氮元素的存在與氮的固定
2．氮氣
寫出反應①②③的化學方程式：
①N2＋3MgMg3N2；
②____________________；
③N2＋O2 2NO。
N2＋3H2 2NH3
【師說·助學】　Mg3N2遇水劇烈反應，生成氫氧化鎂和氨氣。
3．氮的氧化物
(1)氮有多種價態的氧化物
在氮的氧化物中，屬于酸性氧化物的有____________。
(2)NO、NO2的比較
氮元素的價態 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
氧化物的化學式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
NO NO2
物理性質 無色氣體，難溶于水 通常為紅棕色、有刺激性氣味的氣體
與O2反應 2NO＋O2===2NO2 不反應
與H2O反應 不反應 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
收集方法 排水法 向上排空氣法
N2O3、N2O5
【師說·助學】　驗證NO的方法：遇O2(或空氣)無色氣體變為紅棕色，該氣體為NO。
4．氮氧化物對環境的影響及尾氣處理方法
(1)對環境的影響
①光化學煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳氫化合物發生一系列光化學反應，產生了一種有毒的煙霧。
②酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應生成 HNO2和HNO3隨雨雪降到地面。
③破壞臭氧層：NOx可使平流層中的臭氧減少，導致地面紫外線輻射量增加。
④NO 與血紅蛋白結合使人中毒。
(2)常見的NOx尾氣處理方法
①堿液吸收法
工業尾氣中的 NOx常用堿液吸收處理，NO2、 NO 的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。
②催化轉化法
在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體(N2)，或NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．固氮反應一定屬于氧化還原反應：
___________________________________________________________。
2．NO中的NO2雜質氣體，可通過盛有水的洗氣瓶除去：
___________________________________________________________。
3．CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都穩定存在：
___________________________________________________________。
4．N2與O2在放電條件下直接化合成NO2：
___________________________________________________________。
正確。
正確。
錯誤。NO易被空氣中的氧氣氧化，NO2易與空氣中的水蒸氣反應。
錯誤。N2與O2在放電條件下直接化合成NO。
【教考銜接】
典例1 [2021·河北卷，4]硫和氮及其化合物對人類生存和社會發展意義重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的環境問題也日益受到關注，下列說法正確的是(　　)
A．NO2和SO2均為紅棕色且有刺激性氣味的氣體，是酸雨的主要成因
B．汽車尾氣中的主要大氣污染物為NO、SO2和PM2.5
C．植物直接吸收利用空氣中的NO和NO2作為肥料，實現氮的固定
D．工業廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除
答案：D
解析：NO2是紅棕色且有刺激性氣味的氣體，而SO2是無色有刺激性氣味的氣體，A錯誤；汽車尾氣的主要大氣污染物為C與N的氧化物，如NOx和CO等，B錯誤；氮的固定是指將游離態的氮元素轉化為化合態，且植物可吸收土壤中的銨根離子或硝酸根離子作為肥料，不能直接吸收空氣中的氮氧化物，C錯誤；工業廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除，如加入石灰石或石灰乳均可進行脫硫處理，D正確。
典例2 [2022·湖南卷，9]科學家發現某些生物酶體系可以促進H＋和e－的轉移(如a、b和c)，能將海洋中的NO轉化為N2進入大氣層，反應過程如圖所示。
下列說法正確的是(　　)
A．過程Ⅰ中NO發生氧化反應
B．a和b中轉移的e－數目相等
C．過程Ⅱ中參與反應的
n(NO)∶n(NH)＝1∶4
D．過程Ⅰ→Ⅲ的總反應為
NO+NH===N2↑＋2H2O
答案：D
解析：
過程Ⅰ發生的是還原反應，A項錯誤，由以上分析知，a、b中轉移電子數目不相等，B項錯誤；過程Ⅱ中參加反應的n(NO)與)之比為1∶1，C項錯誤；由圖知，總反應為===N2↑＋2H2O，D項正確。
【對點演練】
考向一　氮氧化物對環境的影響
1．汽車排放的尾氣中含有NO2，NO2是城市大氣污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2發生一系列光化學煙霧的循環反應，從而不斷產生O3，加重空氣污染。反應過程為①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2―→2NO2，③O＋O2―→O3。下列對該反應過程及生成物敘述正確的是(　　)
A．NO2起催化劑作用
B．NO起催化劑作用
C．NO2只起氧化劑作用
D．O3與O2為同分異構體
答案：A
解析：反應過程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，NO2起催化劑作用，反應過程中NO2還作氧化劑，A項正確，B、C項錯誤；O3與O2不是同分異構體，屬同素異形體，D項錯誤。
2．汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質，這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。
(1)汽車尾氣中的CO來自________________，NO來自____________________________________。
(2)汽車尾氣對環境的危害主要有
___________________________________________________(至少填兩種)。
汽油的不完全燃燒
N2與O2在汽車氣缸內的高溫環境下的反應
形成硝酸型酸雨、導致光化學煙霧、產生溫室效應(任填兩種即可)
考向二　廢氣中氮氧化物的治理
3．(1)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉化法處理，使它們相互反應生成參與大氣循環的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式：
____________________________________________________________。
(2)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。如 4NH3＋6NO 5N2＋6H2O，寫出氨氣轉化NO2的化學方程式：
________________________________。
2CO＋2NON2＋2CO2
8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O
(3)工業尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。
①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質的量之比為1∶1，寫出該反應的化學方程式：
____________________________________________________________。
②NO與NO2按物質的量之比1∶1 被足量 NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是________________。
NO2 ＋2NaOH ===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NaNO2
考向三　氮氧化物與氧氣、水反應的計算
4．如圖所示，相同條件下，兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體，分別倒置于水槽中，然后通過導管緩慢通入氧氣，邊通邊慢慢搖動試管，直到兩個試管內充滿液體。假設試管內的溶質不向水槽中擴散，則兩個試管內溶液物質的量濃度之比為________。
1∶1
解析：設試管的容積為1 L，水充滿整個試管，溶液的體積是1 L，無論是NO2還是NO都轉變成了HNO3，根據氮元素守恒，生成的HNO3的物質的量相等，即硝酸的物質的量濃度相等。
5．在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12 mL通入足量水中，充分反應后剩余2 mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為_____________。
1.2 mL或4 mL
解析： 首先分析剩余的2 mL氣體有兩種可能。如果剩余2 mL O2，則V(NO2)＝×(12－2) mL＝8 mL，則混合氣中V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的2 mL氣體是NO，則混合氣中的V(O2)＝(12 mL－2 mL×3)×＝1.2 mL。
歸納總結
計算氮氧化物溶于水的方法
(1)若NO和O2通入同一容器的足量水中，總關系式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
(2)若NO2和O2通入同一容器的足量水中，總關系式為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，若NO2相對O2過量，還有反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
考點二
1.物理性質
硝酸是無色、易揮發、有刺激性氣味的液體，與水互溶。久置呈黃色。
2．化學性質
(1)不穩定性：____________________________。
4HNO3 4NO2↑＋O2↑＋2H2O
(2)強氧化性：不論濃、稀硝酸都有強氧化性，而且濃度越大氧化性越強。
按要求完成下列反應的離子方程式或化學方程式：
①與金屬反應：
稀硝酸與銅反應：
________________________________________________；
濃硝酸與銅反應：
________________________________________________。
===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
②與非金屬反應：
濃硝酸與C的反應：
________________________________________________；
③與還原性化合物反應：
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：_________________________________。
【師說·助學】　關于金屬與硝酸反應的兩點說明：①HNO3與金屬反應一般不產生H2；②硝酸的還原產物不僅有NO2、NO，可能有N2O、N2或NH4NO3。
C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
3．工業制法
(1)NH3在催化劑作用下與O2反應生成NO：
________________________________。
(2)NO進一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
4NH3＋5O2 4NO＋6H2O
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．硝酸可與Na2S反應制得H2S氣體：
___________________________________________________________。
2．常溫下，將Al片放入濃硝酸中無明顯現象，原因是Al與濃硝酸不反應：
___________________________________________________________。
3．濃硝酸、濃硫酸的濃度大，書寫離子方程式時寫分子式，不拆寫為離子形式：
___________________________________________________________。
4．濃、稀硝酸都能使藍色石蕊試紙最終變為紅色：
___________________________________________________________。
錯誤。硝酸將S2－氧化為S，反應中無H2S氣體生成。
錯誤。常溫下，Al與濃硝酸發生鈍化反應。
錯誤。濃硝酸拆寫為離子形式，濃硫酸寫分子式，不能拆寫為離子形式。
錯誤。濃硝酸能使藍色石蕊試紙先變為紅色后褪色；稀硝酸使藍色石蕊試紙最終變為紅色。
【教考銜接】
典例1 下列關說法正確的是(　　)
A．工業上用氨的催化氧化制備NO2[2023·浙江1月，5C]
B．常溫下鐵與濃硝酸反應可制備NO2[2023·浙江1月，5D]
C．工業合成氨：N2＋3H2 2NH3[2023·遼寧卷，3A]
D．銅與稀硝酸：Cu+4H++2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O[2023·浙江6月，9C]
答案：C
解析：工業上利用氨與氧氣催化氧化生成一氧化氮和副產物水，A錯誤；常溫下鐵與濃硝酸會發生鈍化，不能制備二氧化氮，B錯誤；工業合成氨是利用氮氣和氫氣在催化劑的條件下反應生成的，反應方
程式為N2＋3H2 2NH3，C正確；銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水： ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故D錯誤。
典例2 下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論不正確的是(　　)
A.由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體
B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發生了反應
C．由③說明濃硝酸具有揮發性，生成的紅棕色氣體為還原產物
D．③的氣體產物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發生了反應
① ② ③
答案：D
解析：①中濃HNO3受熱分解，發生反應：4HNO3(濃)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，產生的氣體為混合氣體，故A正確；由①可知，濃硝酸受熱分解可生成紅棕色氣體NO2，所以“產生紅棕色氣體”不能說明②中木炭能與濃硝酸發生反應，故B正確；根據①和②，濃硝酸反應產生紅棕色NO2時需要加熱，所以濃硝酸具有揮發性才可與上方紅熱木炭接觸，同時，N元素化合價降低，所以生成的NO2為還原產物，故C正確；紅熱的木炭可與空氣中的O2反應生成CO2，故D錯誤。
【師說·延伸】　對比典例2中的三個實驗，證明濃硝酸與木炭反應生成NO2的最佳實驗為實驗③。
【對點演練】
考向一　定性探究銅與硝酸的反應
1．在濃硝酸中放入Cu片，
(1)反應開始時的化學方程式為
____________________________________，
實驗現象為_____________________________。
(2)若Cu片有剩余，則反應將要結束時的化學方程式為____________________________________________________________。
(3)待反應停止后，再加入少量的稀硫酸，這時Cu片上又有氣泡產生，原因是
___________________________________________________________。
Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
溶液逐漸變藍色，有紅棕色氣體逸出
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
加入稀硫酸后，氫離子與原溶液中硝酸根離子構成強氧化性酸，又能與過量的銅反應
考向二　定量探究銅與硝酸的反應
2．在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物質的量濃度分別是0.4 mol/L、0.1 mol/L，向該混合液中加入1.92 g 銅粉，加熱，待充分反應后，所得溶液中銅離子物質的量濃度是(假設反應后溶液體積不變)(　　)
A．0.15 mol/L B．0.225 mol/L
C．0.30 mol/L D．0.45 mol/L
答案：B
解析：溶液中同時存在H＋和時就能夠與Cu發生反應。該溶液中H＋實際為0.06 mol，應該根據離子方程式進行計算。
3Cu＋ 8H＋＋ ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3 8 2 　 3
0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol x
根據各物質的量的關系可知，H＋不足，應根據H＋進行計算。x＝3×0.06 mol÷8＝0.022 5 mol，因此，銅離子濃度為0.225 mol/L。
3．將1.92 g銅粉投入一定量濃HNO3中，隨著銅粉的溶解，反應生成的氣體顏色逐漸變淺，當銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12 L(標準狀況)，則反應消耗HNO3的物質的量為(　　)
A．0.8 mol B．0.6 mol
C．0.11 mol D．無法計算
答案：C
解析：①被還原的硝酸的物質的量即為氣體NO2與NO物質的量的總和，被還原n(HNO3)＝＝0.05 mol；②未被還原的HNO3的物質的量等于Cu(NO3)2中的物質的量，n(Cu)＝＝0.03 mol，所以n[Cu(NO3)2]＝0.03 mol；③消耗的HNO3的物質的量為0.03 mol×2＋0.05 mol＝0.11 mol，故C項正確。
歸納總結
構建“硝酸與金屬反應計算”的思維模型
(1)涉及HNO3、H2SO4的混合酸與金屬反應計算時應采用離子方程式計算。
(2)思維模型第21講　氮氣、氮氧化物及硝酸
1.了解氮及其氧化物的主要性質和應用，了解氮氧化物對環境的影響。
2．掌握硝酸的性質和應用。
考點一　氮及其氧化物
1.氮元素的存在與氮的固定
2．氮氣
寫出反應①②③的化學方程式：
①N2＋3MgMg3N2；
②________________；
③N2＋O22NO。
【師說·助學】　Mg3N2遇水劇烈反應，生成氫氧化鎂和氨氣。
3．氮的氧化物
(1)氮有多種價態的氧化物
氮元素的價態 ＋1 ＋2 ＋3 ＋4 ＋5
氧化物的化學式 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5
在氮的氧化物中，屬于酸性氧化物的有____________。
(2)NO、NO2的比較
NO NO2
物理性質 無色氣體，難溶于水 通常為紅棕色、有刺激性氣味的氣體
與O2反應 2NO＋O2===2NO2 不反應
與H2O反應 不反應 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
收集方法 排水法 向上排空氣法
【師說·助學】　驗證NO的方法：遇O2(或空氣)無色氣體變為紅棕色，該氣體為NO。
4．氮氧化物對環境的影響及尾氣處理方法
(1)對環境的影響
①光化學煙霧：NOx在紫外線作用下，與碳氫化合物發生一系列光化學反應，產生了一種有毒的煙霧。
②酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應生成 HNO2和HNO3隨雨雪降到地面。
③破壞臭氧層：NOx可使平流層中的臭氧減少，導致地面紫外線輻射量增加。
④NO 與血紅蛋白結合使人中毒。
(2)常見的NOx尾氣處理方法
①堿液吸收法
工業尾氣中的 NOx常用堿液吸收處理，NO2、 NO 的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。
②催化轉化法
在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體(N2)，或NOx與CO在一定溫度下催化轉化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．固氮反應一定屬于氧化還原反應：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．NO中的NO2雜質氣體，可通過盛有水的洗氣瓶除去：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．CO、NO、NO2都是大氣污染氣體，在空氣中都穩定存在：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．N2與O2在放電條件下直接化合成NO2：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例1 [2021·河北卷，4]硫和氮及其化合物對人類生存和社會發展意義重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的環境問題也日益受到關注，下列說法正確的是(　　)
A．NO2和SO2均為紅棕色且有刺激性氣味的氣體，是酸雨的主要成因
B．汽車尾氣中的主要大氣污染物為NO、SO2和PM2.5
C．植物直接吸收利用空氣中的NO和NO2作為肥料，實現氮的固定
D．工業廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除
典例2 [2022·湖南卷，9]科學家發現某些生物酶體系可以促進H＋和e－的轉移(如a、b和c)，能將海洋中的NO轉化為N2進入大氣層，反應過程如圖所示。
下列說法正確的是(　　)
A．過程Ⅰ中NO發生氧化反應
B．a和b中轉移的e－數目相等
C．過程Ⅱ中參與反應的n(NO)∶n(NH)＝1∶4
D．過程Ⅰ→Ⅲ的總反應為NO+NH===N2↑＋2H2O
【對點演練】
考向一　氮氧化物對環境的影響
1．汽車排放的尾氣中含有NO2，NO2是城市大氣污染的主要污染物之一。在日光照射下，NO2發生一系列光化學煙霧的循環反應，從而不斷產生O3，加重空氣污染。反應過程為①2NO2―→2NO＋2O，②2NO＋O2―→2NO2，③O＋O2―→O3。下列對該反應過程及生成物敘述正確的是(　　)
A．NO2起催化劑作用
B．NO起催化劑作用
C．NO2只起氧化劑作用
D．O3與O2為同分異構體
2．汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質，這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。
(1)汽車尾氣中的CO來自________________，NO來自______________________________。
(2)汽車尾氣對環境的危害主要有____________________________(至少填兩種)。
考向二　廢氣中氮氧化物的治理
3．(1)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉化法處理，使它們相互反應生成參與大氣循環的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式：________________________________________________________________________。
(2)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。如 4NH3＋6NO5N2＋6H2O，寫出氨氣轉化NO2的化學方程式：________________________________。
(3)工業尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。
①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質的量之比為1∶1，寫出該反應的化學方程式：________________________________________________________________________。
②NO與NO2按物質的量之比1∶1 被足量 NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是________________。
考向三　氮氧化物與氧氣、水反應的計算
4．如圖所示，相同條件下，兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體，分別倒置于水槽中，然后通過導管緩慢通入氧氣，邊通邊慢慢搖動試管，直到兩個試管內充滿液體。假設試管內的溶質不向水槽中擴散，則兩個試管內溶液物質的量濃度之比為________。
5．在一定條件下，將NO2和O2的混合氣體12 mL通入足量水中，充分反應后剩余2 mL氣體(同溫同壓下)，則原混合氣體中氧氣的體積為________。
計算氮氧化物溶于水的方法
(1)若NO和O2通入同一容器的足量水中，總關系式為4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
(2)若NO2和O2通入同一容器的足量水中，總關系式為4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，若NO2相對O2過量，還有反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
考點二　硝酸
1.物理性質
硝酸是無色、易揮發、有刺激性氣味的液體，與水互溶。久置呈黃色。
2．化學性質
(1)不穩定性：____________________________。
(2)強氧化性：不論濃、稀硝酸都有強氧化性，而且濃度越大氧化性越強。
按要求完成下列反應的離子方程式或化學方程式：
①與金屬反應：
稀硝酸與銅反應：________________________________________________；
濃硝酸與銅反應：________________________________________________。
②與非金屬反應：
濃硝酸與C的反應：________________________________________________；
③與還原性化合物反應：
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：________________________________。
【師說·助學】　關于金屬與硝酸反應的兩點說明：①HNO3與金屬反應一般不產生H2；②硝酸的還原產物不僅有NO2、NO，可能有N2O、N2或NH4NO3。
3．工業制法
(1)NH3在催化劑作用下與O2反應生成NO：________________________________。
(2)NO進一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．硝酸可與Na2S反應制得H2S氣體：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．常溫下，將Al片放入濃硝酸中無明顯現象，原因是Al與濃硝酸不反應：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．濃硝酸、濃硫酸的濃度大，書寫離子方程式時寫分子式，不拆寫為離子形式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．濃、稀硝酸都能使藍色石蕊試紙最終變為紅色：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例1 下列關說法正確的是(　　)
A．工業上用氨的催化氧化制備NO2[2023·浙江1月，5C]
B．常溫下鐵與濃硝酸反應可制備NO2[2023·浙江1月，5D]
C．工業合成氨：N2＋3H22NH3[2023·遼寧卷，3A]
D．銅與稀硝酸：Cu+4H++2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O[2023·浙江6月，9C]
典例2 下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論不正確的是(　　)
① ② ③
A.由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體
B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發生了反應
C．由③說明濃硝酸具有揮發性，生成的紅棕色氣體為還原產物
D．③的氣體產物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發生了反應
【師說·延伸】　對比典例2中的三個實驗，證明濃硝酸與木炭反應生成NO2的最佳實驗為實驗③。
【對點演練】
考向一　定性探究銅與硝酸的反應
1．在濃硝酸中放入Cu片，
(1)反應開始時的化學方程式為______________________________，實驗現象為__________________________。
(2)若Cu片有剩余，則反應將要結束時的化學方程式為________________________________________________________________________。
(3)待反應停止后，再加入少量的稀硫酸，這時Cu片上又有氣泡產生，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
考向二　定量探究銅與硝酸的反應
2．在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物質的量濃度分別是0.4 mol/L、0.1 mol/L，向該混合液中加入1.92 g 銅粉，加熱，待充分反應后，所得溶液中銅離子物質的量濃度是(假設反應后溶液體積不變)(　　)
A．0.15 mol/L B．0.225 mol/L
C．0.30 mol/L D．0.45 mol/L
3．將1.92 g銅粉投入一定量濃HNO3中，隨著銅粉的溶解，反應生成的氣體顏色逐漸變淺，當銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12 L(標準狀況)，則反應消耗HNO3的物質的量為(　　)
A．0.8 mol B．0.6 mol
C．0.11 mol D．無法計算
構建“硝酸與金屬反應計算”的思維模型
(1)涉及HNO3、H2SO4的混合酸與金屬反應計算時應采用離子方程式計算。
(2)思維模型
第21講　氮氣、氮氧化物及硝酸
考點一
夯實·必備知識
2．N2＋3H22NH3
3．(1)N2O3、N2O5
易錯診斷
1．正確。
2．正確。
3．錯誤。NO易被空氣中的氧氣氧化，NO2易與空氣中的水蒸氣反應。
4．錯誤。N2與O2在放電條件下直接化合成NO。
突破·關鍵能力
教考銜接
典例1　解析：NO2是紅棕色且有刺激性氣味的氣體，而SO2是無色有刺激性氣味的氣體，A錯誤；汽車尾氣的主要大氣污染物為C與N的氧化物，如NOx和CO等，B錯誤；氮的固定是指將游離態的氮元素轉化為化合態，且植物可吸收土壤中的銨根離子或硝酸根離子作為肥料，不能直接吸收空氣中的氮氧化物，C錯誤；工業廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除，如加入石灰石或石灰乳均可進行脫硫處理，D正確。
答案：D
典例2　解析：
過程Ⅰ發生的是還原反應，A項錯誤，由以上分析知，a、b中轉移電子數目不相等，B項錯誤；過程Ⅱ中參加反應的n(NO)與)之比為1∶1，C項錯誤；由圖知，總反應為===N2↑＋2H2O，D項正確。
答案：D
對點演練
1．解析：反應過程①＋②得O2―→2O，③O＋O2―→O3，NO2起催化劑作用，反應過程中NO2還作氧化劑，A項正確，B、C項錯誤；O3與O2不是同分異構體，屬同素異形體，D項錯誤。
答案：A
2．答案：(1)汽油的不完全燃燒　N2與O2在汽車氣缸內的高溫環境下的反應　(2)形成硝酸型酸雨、導致光化學煙霧、產生溫室效應(任填兩種即可)
3．答案：(1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O
(3)①NO2 ＋2NaOH ===NaNO3＋NaNO2＋H2O　②NaNO2
4．解析：設試管的容積為1 L，水充滿整個試管，溶液的體積是1 L，無論是NO2還是NO都轉變成了HNO3，根據氮元素守恒，生成的HNO3的物質的量相等，即硝酸的物質的量濃度相等。
答案：1∶1
5．解析： 首先分析剩余的2 mL氣體有兩種可能。如果剩余2 mL O2，則V(NO2)＝×(12－2) mL＝8 mL，則混合氣中V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的2 mL氣體是NO，則混合氣中的V(O2)＝(12 mL－2 mL×3)×＝1.2 mL。
答案：1.2 mL或4 mL
考點二
夯實·必備知識
2．(1)4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O　===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O　②C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　③===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
3．(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O
易錯診斷
1．錯誤。硝酸將S2－氧化為S，反應中無H2S氣體生成。
2．錯誤。常溫下，Al與濃硝酸發生鈍化反應。
3．錯誤。濃硝酸拆寫為離子形式，濃硫酸寫分子式，不能拆寫為離子形式。
4．錯誤。濃硝酸能使藍色石蕊試紙先變為紅色后褪色；稀硝酸使藍色石蕊試紙最終變為紅色。
突破·關鍵能力
教考銜接
典例1　解析：工業上利用氨與氧氣催化氧化生成一氧化氮和副產物水，A錯誤；常溫下鐵與濃硝酸會發生鈍化，不能制備二氧化氮，B錯誤；工業合成氨是利用氮氣和氫氣在催化劑的條件下反應生成的，反應方程式為N2＋3H22NH3，C正確；銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水： ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故D錯誤。
答案：C
典例2　解析：①中濃HNO3受熱分解，發生反應：4HNO3(濃)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，產生的氣體為混合氣體，故A正確；由①可知，濃硝酸受熱分解可生成紅棕色氣體NO2，所以“產生紅棕色氣體”不能說明②中木炭能與濃硝酸發生反應，故B正確；根據①和②，濃硝酸反應產生紅棕色NO2時需要加熱，所以濃硝酸具有揮發性才可與上方紅熱木炭接觸，同時，N元素化合價降低，所以生成的NO2為還原產物，故C正確；紅熱的木炭可與空氣中的O2反應生成CO2，故D錯誤。
答案：D
對點演練
1．答案：(1)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　溶液逐漸變藍色，有紅棕色氣體逸出
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)加入稀硫酸后，氫離子與原溶液中硝酸根離子構成強氧化性酸，又能與過量的銅反應
2．解析：溶液中同時存在H＋和時就能夠與Cu發生反應。該溶液中H＋實際為0.06 mol，應該根據離子方程式進行計算。
3Cu　＋　　8H＋＋　 　===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3 　　 8 　 2 　3
0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol x
根據各物質的量的關系可知，H＋不足，應根據H＋進行計算。x＝3×0.06 mol÷8＝0.022 5 mol，因此，銅離子濃度為0.225 mol/L。
答案：B
3．解析：①被還原的硝酸的物質的量即為氣體NO2與NO物質的量的總和，被還原n(HNO3)＝＝0.05 mol；②未被還原的HNO3的物質的量等于Cu(NO3)2中的物質的量，n(Cu)＝＝0.03 mol，所以n[Cu(NO3)2]＝0.03 mol；③消耗的HNO3的物質的量為0.03 mol×2＋0.05 mol＝0.11 mol，故C項正確。
答案：C

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