2013步步高化学大一轮复习讲义第四章 第5讲氮的氧化物和硝酸

第5讲氮的氧化物和硝酸[考纲解读]1.知道氮气稳定的原因及用途。2.了解常见的氮的氧化物(NO、NO2)的性质及对环境的影响。3.会用硝酸的氧化性解释硝酸与金属、非金属及其他具有还原性物质反应的特点。本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导第5讲基础再现·深度思考基础再现·深度思考考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：。游离态化合态氮4/5第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。完成NO和NO2的比较表：NONO2颜色毒性物理性质溶解性与O2反应2NO＋O2===2NO2化学性质与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO无色红棕色有毒有毒不溶能溶第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考实验室制法(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、光化学烟雾第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考特别提醒(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。(4)NO2：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。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考深度思考1．根据氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一种活泼的非金属，为什么氮气很稳定？答案氮气的性质不仅与原子结构有关，还与氮分子的构成有关；氮气分子中的N≡N键，键能很大，分子结构稳定，故分子很稳定。2．农谚“雷雨发庄稼”，写出雷雨时，雨水中形成稀硝酸的化学方程式。答案N2＋O2=====放电2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考3．相同质量的镁条分别在氧气、氮气和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大到小的顺序是______________；过量的镁条分别在相同状况下相同体积的氧气、氮气和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大到小的顺序是_________________________。(空气中的CO2可忽略)第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考解析根据2Mg＋O2=====点燃2MgO,3Mg＋N2=====点燃Mg3N2可知，当Mg为1mol时，在O2中燃烧，生成物的质量为40g；在N2中燃烧，生成物的质量为33.33g。相同质量的镁条在O2、N2和空气中充分燃烧生成固体物质的质量由大到小的顺序是MgOMgO、Mg3N2Mg3N2。在相同状况下，相同体积的氧气、氮气和空气的物质的量相同，令它们均为1mol，可生成MgO2mol(质量为80g)，生成Mg3N21mol(质量为100g)，所以生成固体产物的质量由大到小的顺序是Mg3N2MgO、Mg3N2MgO。答案MgOMgO、Mg3N2Mg3N2Mg3N2MgO、Mg3N2MgO第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考4．如何鉴别NO2与溴蒸气？答案由于NO2和Br2在性质上有不少相似性：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。所以不能用淀粉­KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗法。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考5．将容积为50mL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5mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。解析NO或NO2与O2混合气体与水的反应计算关系式可由下列化学方程式推导出来。2NO＋O2===2NO2①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO②由②×2＋①得4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③由①×3＋②×24NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考③、④两式就是平时计算经常用到的关系式。设剩余的5mL气体为O2，则参加反应③的NO2和O2的总体积为50mL－5mL＝45mL则原混合气体里，NO2的体积为45mL×4/5＝36mLO2的体积为50mL－36mL＝14mL即NO2与O2的体积比为36∶14＝18∶7。设剩余的5mL气体为NO，由②式得过量的NO2体积为15mL，则发生反应③的NO2和O2的总体积为50mL－15mL＝35mL则原混合气体里，O2的体积为35mL×1/5＝7mL，NO2的体积为50mL－7mL＝43mL即NO2与O2的体积比为43∶7。答案18∶743∶7第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考反思归纳氮的氧化物的几种计算的方法(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时，可依据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用气体体积的变化差值进行计算。(2)NO2和O2的混合气体溶于水时，由反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行计算。①当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，恰好完全反应，无气体剩余。②当V(NO2)∶V(O2)4∶1时，NO2过量，剩余气体为NO。③当V(NO2)∶V(O2)4∶1时，O2过量，剩余气体为O2。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考(3)NO和O2的混合气体溶于水时，由反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算。①当V(NO)∶V(O2)＝4∶3时，恰好完全反应。②当V(NO)∶V(O2)4∶3时，剩余气体为NO。③当V(NO)∶V(O2)4∶3时，剩余气体为O2。(4)NO、NO2、O2三种混合气体同时通入水中，可先按反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO求出NO2与水反应生成NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积，得NO的总体积，再按反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算。(5)通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温常压下它们存在着一个平衡：2NO22O4，在涉及NO2气体颜色变化、压强、密度、相对分子质量等问题时，要考虑此可逆反应的存在。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考考点二硝酸1．物理性质色味态：；挥发性：挥发；水溶性：；发烟硝酸：。无色有刺激性气味的液体易与水以任意比互溶质量分数大于98%的硝酸第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考2．化学性质试液变红试液先变红后褪色第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考深度思考6．发现盛放浓硝酸的试剂瓶中硝酸显黄色，如何处理？答案硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热会发生分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致，所以消除的方法是通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。7．铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？答案是化学变化，钝化是在铁、铝的表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了金属与硝酸的进一步反应。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考8．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HNO3C．H2S和HNO3D．与HNO3A解析硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的典型特征是既有硝酸盐的生成又有氮元素较低价化合物的生成。对照四个选项。A符合题意；B只起酸的作用；C只起氧化剂的作用；D只作为反应物。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导基础再现·深度思考特别提醒(1)硝酸既有酸性又有强氧化性，当生成硝酸盐时表现出酸性，当化合价发生变化时表现出氧化性。(2)硝酸有强氧化性，硝酸浓度越大氧化性越强，硝酸浓度越小氧化性越弱，但产物氮的化合价越低，这是因为浓HNO3氧化性很强，在反应过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在，继续被氧化成高价的氮的氧化物，所以产物为NO2；在稀硝酸中生成的NO2继续被还原为低价产物。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导规律方法·解题指导规律方法·解题指导规律方法硝酸与金属、非金属反应的一般规律1．硝酸与金属反应的一般规律(1)金属与HNO3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)足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生改变。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导规律方法·解题指导(3)金属与HNO3反应的一般通式为①金属＋浓硝酸―→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占12；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占12。②金属＋稀硝酸―→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占14；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占34。2．硝酸与非金属反应的规律(1)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水。(2)与非金属反应，HNO3表现强氧化性，不表现酸性。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导规律方法·解题指导【例1】在浓硝酸中放入铜片：(1)开始反应的化学方程式为_______________________，实验现象为____________________________________。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为____。(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，原因是__________________________。(4)若将12.8g铜与一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，得NO、NO2混合气体5.6L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是________。审题导引1随着反应的进行，浓HNO3会变稀；2酸性条件下NO－3有强氧化性；3原子守恒：n反应掉的HNO3＝nNO－3＋nNO2＋nNO。描述金属与硝酸反应的现象一般按照固体→液体→气体的顺序，不易漏现象。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导规律方法·解题指导解析(1)Cu与浓HNO3反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，铜片溶解，溶液变蓝，放出红棕色气体。(2)随反应进行，浓HNO3变稀后是Cu与稀HNO3反应。(3)反应停止后，反应体系中有Cu、Cu2＋、NO－3，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H＋，又“生成了HNO3”，故又会有Cu溶解。第5讲本课栏目开关基础再现·深度思考真题重组·规范集训规律方法·解题指导规律方法·