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学案22氮的氧化物和硝酸[考纲要求]1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3.氮元素单质及其化合物知识的综合应用。[来源:学科网ZXXK]知识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结构：电子式为__________，结构式为______，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，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：_________________________________________________________。问题思考1．N2的稳定性和氮元素的活泼性是否矛盾？2．氮的氧化物NONO2物理性质[来源:Z|xx|k.Com][来源:Z&xx&k.Com][来源:Zxxk.颜色毒性溶解性Com]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、光化学烟雾特别提示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。问题思考2．如何鉴别NO2与溴蒸气？知识点二硝酸1．硝酸的物理性质色味态：________________；挥发性：________；水溶性：____________；发烟硝酸：______________。2．硝酸的化学性质(1)强酸性稀硝酸能使紫色石蕊试液变____色，浓硝酸能使石蕊试液先变____色，微热后褪色。(2)不稳定性：浓硝酸显黄色，是因为__________________________________________________，说明浓硝酸具有________性，化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________。(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：________________________，________________________________________________________________________。c．Fe、Al遇冷的浓HNO3或浓H2SO4能发生________，故可以用铁、铝容器贮存冷的浓HNO3、浓H2SO4。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：_________________________________________________________________________________________________________________________。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________与________按体积比1∶3混合所得，具有更强的氧化性，能使Au、Pt溶解。问题思考3．酸的挥发性和不稳定性有何区别？4．如何除去浓HNO3的黄色？一、氮的氧化物与O2、H2O混合的计算方法1．关系式法(1)NO、O2、H2O之间的综合反应式是4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3由此可知当体积比V(NO)：V(O2)4∶3余O2＝4∶3恰好完全反应4∶3余NO(2)NO2、O2、H2O之间的综合反应式是4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3由此可知，当体积比V(NO2)：V(O2)4∶1余O2＝4∶1恰好完全反应4∶1余NO2．电子守恒法NO和NO2转化为硝酸时是氧化还原反应，必然遵循电子得失守恒。典例导悟1将容积为50mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，倒置量筒在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。变式演练1将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积是()①1.2mL②2.4mL③3.6mL④4mLA．①④B．②③C．①③D．②④二、金属与硝酸反应中的有关计算1．金属与硝酸反应一般不产生______，且浓HNO3一般被还原为________，稀HNO3被还原为______，随着反应的进行很稀的HNO3有可能被还原为N2O，甚至NH4NO3。硝酸在反应中体现氧化性和酸性。2．铁与硝酸反应要考虑Fe的用量，若Fe不足则生成__________，若Fe过量则生成__________。3．铜与浓HNO3反应，若Cu过量，开始时HNO3的还原产物为______，随着反应进行浓HNO3变稀，HNO3的还原产物为______，最终应得到__________的混合气体。4．离子共存判断中的NO－3若在酸性条件下NO－3会表现出强氧化性，不能与Fe2＋、S2－、I－、SO2－3、Br－等离子共存。5．金属与HNO3的反应运用“守恒法”求解，一般类型有(1)电子守恒金属失电子数＝________________________________________________________。(2)物料守恒耗HNO3的量＝盐中NO－3的量(表现酸性的HNO3)＋__________________。(3)电荷守恒HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：c(NO－3)＝c(H＋)＋____________________。典例导悟2(2011·安徽黄山统考)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1.68LO2(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5mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是()A．60mLB．45mLC．30mLD．15mL听课记录：变式演练2将32.64g铜与140mL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11.2L。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VmLamol·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。三、浓、稀硝酸氧化性的比较典例导悟3(2009·北京理综，27)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3mol·L－1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置③、④、⑥中盛放的药品依次是____________________。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后________________________________________________________________________________。(3)装置①中发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________。(4)装置②的作用是____________________，发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(5)该小组得出的结论依据的实验现象是_____________________________________________________________________________________________________________。(6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母)__________。a．加热该绿色溶液，观察颜色变化b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化题组一氮的氧化物1．判断正误(1)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在()(2010·山东理综－13C)(2)NO可用于某些疾病的治疗()(2010·上海－4D)(3)NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象()(2010·上海－13A)(4)在pH＝0的溶液中，Na＋、NO－3、SO2－3、K＋可以大量共存()(2010·福建理综－10B)(5)用稀氢氧化钠溶液吸收NO2的离子方程式是2OH－＋2NO2===NO－3＋NO↑＋H2O()(2010·江苏－3C)2．(2009·宁夏理综，7)将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化合物的化学式为()A．NO2B．N2O3C．N2OD．N2O4题组二硝酸3．(2010·北京理综，10)下列解释实验事实的方程式不准确的是()A．0.1mol·L－1CH3COOH溶液的pH1：CH33COO－＋H＋B．“NO2球”浸泡在冷水中，颜色变浅：2NO2(g)N2O4(g)ΔH0(红棕色)(无色)C．铁溶于稀硝酸，溶液变黄：3Fe＋8H＋＋2NO－3===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2OD．向Na2CO3溶液中滴入酚酞溶液，溶液变红：CO2－3＋H2－3＋OH－4．(2009·北京理综，8)下列叙述正确的是()A．将CO2通入BaCl2溶液中至饱和，无沉淀产生；再通入SO2，产生沉淀B．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解C．向AlCl3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加入过量NaHSO4溶液，沉淀消失D．纯锌与稀硫酸反应产生氢气的速率较慢；再加入少量CuSO4固体，速率不改变题组一氮的氧化物1．某集气瓶内装有红棕色气体，加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡，得棕色溶液，气体颜色消失；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是()A．N2、NO(g)、Br2B．NO2、NO、N2C．NO2、NO、O2D．N2、O2、Br2(g)2．(2011·河南南阳联考)研究发现，空气中少