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第18 讲 硝酸 含氮化合物的转化关系
1. 掌握硝酸的性质及应用。
2. 能从物质类别、氮的化合价变化理解氮及其化合物的转化关系。
考点一 硝酸的性质和应用
1．硝酸的物理性质
(1)纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体。
(2)硝酸沸点较低，易挥发，在空气中遇水蒸气形成白雾。
(3)质量分数在69%以上的硝酸称为浓硝酸。
2．硝酸的化学性质
(1)强酸性
稀硝酸使紫色石蕊试液变红。
(2)不稳定性
4HNO3(浓)=====2H2O＋4NO2↑＋O2↑
(3)强氧化性
硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。
①与金属反应
稀硝酸与铜反应：
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
浓硝酸与铜反应
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②与非金属反应
C＋4HNO3(浓)=====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
③与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、Na2SO3、FeSO4、KI、NaBr 等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：
任务目标
必备知识
1
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3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
(4)与有机物反应
①硝化反应(与
反应)
＋HNO3――→
＋H2O
②颜色反应
某些蛋白质遇浓硝酸时变黄色。
特别提醒：
(1)浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为
HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。
(2)浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红后褪色，该反应过程中浓硝酸表现出强酸性和强氧化性。
(3)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应。
1．下列对于硝酸的认识，不正确的是( )
A．浓硝酸的氧化性强于稀硝酸
B．铜与HNO3的反应属于置换反应
C．金属与HNO3反应不产生氢气
D．可用铁和铝制容器盛装浓硝酸
【答案】B
【解析】硝酸是氧化性酸，且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸；铜与浓、稀硝酸反应的还原产物分别是NO2和
NO，没有单质生成，故不属于置换反应；硝酸是氧化性酸，金属与HNO3反应均不产生H2；铁与铝遇冷浓
硝酸钝化，故可用铁或铝制容器盛装浓HNO3。
2．38.4 g 铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4 L(标准状况)，反应消耗的硝酸可能
是( )
A．1.0 mol
B.1.6 mol
C．2.2 mol
D.2.4 mol
【答案】C
【解析】浓HNO3 适量，在反应过程中变稀，实际上发生了两个反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋
2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，反应消耗的HNO3包括起酸性作用的和起氧
化性作用的两部分，前者反应后以Cu(NO3)2形式存在，后者被还原后生成NO2、NO 气体，从两个方程式
看出：Cu＋2HNO3～Cu(NO3)2，HNO3(氧化剂)～NO2(或NO)，所以反应消耗的HNO3的物质的量为×2＋＝
1.2 mol＋1 mol＝2.2 mol。
要点突破
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3．铁粉和铜粉的均匀混合物，平均分成四等份，分别加入同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生
成NO 的体积和剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有NO)：
编号
①
②
③
④
稀硝酸体积/mL
100
200
300
400
剩余金属/g
18.0
9.6
0
0
NO 体积/mL
2 240
4 480
6 720
V
下列计算结果错误的是 ( )
A．实验①中溶解了8.4 g Fe
B．原混合物总质量为105.6 g
C．硝酸的浓度为4 mol/L
D．实验④中V＝6 720
【答案】D
【解析】实验①②都有金属剩余，则溶液中金属离子为＋2 价，实验①中再加入100 mL 稀硝酸，参加反应
的金属的质量为18.0 g－9.6 g＝8.4 g，生成的NO：＝0.1 mol，根据得失电子守恒可知，参加反应的金属的
物质的量为＝0.15 mol，参加反应的金属的平均摩尔质量为＝56 g/mol，故该过程只有Fe 参与反应，即实
验①中8.4 g Fe 参加反应，故原混合物的质量为：(18.0＋8.4)g×4＝105.6 g，A、B 正确；实验①发生反应
3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成NO 的物质的量为0.1 mol，根据方程式可知，参加反应的
HNO3的物质的量为0.1 mol×4＝0.4 mol，故HNO3的物质的量浓度为0.4 mol/0.1 L＝4 mol/L，C 正确；实验
②中再加入100 mL 稀硝酸，参加反应的金属的质量为9.6 g，生成NO 的体积为6 720 mL－4 480 ml＝2 240
mL，NO 的物质的量为0.1 mol，若该过程只有Cu 参加反应，根据得失电子守恒，则Cu 的质量为×64
g/mol＝9.6 g，等于参加反应金属的质量，故该过程只有Cu 反应，且Cu 恰好完全反应，故加入200 mL 稀
硝酸时，Fe 的存在形式是硝酸亚铁，在实验③的基础上再加入100 mL 稀硝酸，硝酸与溶液中的Fe2＋反应
生成NO，则V>6 720，D 错误。
考点二 氮及其化合物的转化关系
1．氮元素的“价—类”二维图
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化
关系。
必备知识
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2．含氮元素物质之间的转化关系
典型物质间转化方程式再落实。
(1)工业合成氨：N2＋3H22NH3；
(2)实验室用NH4Cl 固体制NH3：2NH4Cl＋Ca(OH)2=====2NH3↑＋2H2O＋CaCl2；
(3)NH3的催化氧化：4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O；
(4)NO2溶于水：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；
(5)Cu 溶于稀HNO3：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；
(6)Cu 溶于浓HNO3：Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；
(7)炽热的炭在浓硝酸中燃烧：C＋4HNO3(浓)=====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；
(8)浓硝酸见光分解：4HNO3=====4NO2↑＋O2↑＋2H2O。
1．氮及其化合物的“价—类”二维图如下所示。
下列说法正确的是( )
A．X 可通过加热氯化铵固体制取
B．从物质类别角度分析，P 和Z 都属于酸性氧化物
C．将X 转化为 Q 的过程，属于氮的固定
D．3.2 g Cu 与10 mol·L－1的Y 溶液恰好反应，生成NO、NO2混合气体1.12 L(标准状况)，则 Y 溶液的体
积为 15 mL
【答案】D
【解析】 X 是NH3，加热氯化铵固体生成的NH3和HCl 遇冷重新生成NH4Cl，不能制取NH3，A 错误；P
是N2O5，Z 是NO2或N2O4，NO2、N2O4不是酸性氧化物，B 错误；Q 是NO，氨气转化为NO 不属于氮的固
要点突破
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定，C 错误；Y 是HNO3，3.2 g Cu 为0.05 mol，与HNO3反应生成0.05 mol Cu(NO3)2，生成NO、NO2混合气
体1.12 L(标准状况)，则气体总物质的量为0.05 mol，据N 原子守恒可知原硝酸中n(HNO3)＝0.05 mol×2＋
0.05 mol＝0.15 mol，故硝酸溶液的体积为＝0.015 L＝15 mL，D 正确。
2．工业合成氨以及氨氧化制硝酸的流程如图。下列说法错误的是
A．M 为O2
B．氨分离器中利用了氨易液化的性质
C．氧化炉氨的催化氧化反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4
5
﹕
D．可使用氢氧化钠溶液或氨气处理尾气
【答案】C
【解析】A．氧化炉中氨气发生催化氧化生成NO 和水，故M 为O2，故A 正确；
B．氨气易液化，氨分离器中利用了氨易液化的性质，将氨气分离出来，将氮气和氢气循环利用，故B 正
确；
C．氧化炉中氨气发生催化氧化生成NO 和水，化学方程式为
，氧气为氧化剂，
氨气为还原剂，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为5
4
﹕，故C 错误；
D．吸收塔中通入氧气和水，发生反应
、
，故尾气含
有NO、NO2，可使用碱液吸收，或用氨气将氮氧化物还原为氮气，故可使用氢氧化钠溶液或氨气处理尾气，
故D 正确；
故选C。
3．氮元素的价类二维图如图所示，请据此回答：
(1)X 的化学式为_______；从物质性质上看，X 属于_______性氧化物(填“酸”或碱)；X 转化为
HNO3_______氧化还原反应(填“是”或“不是”)。
(2)亚硝酸(HNO2)可由如图中的两种气体(已知：X 常温下为固体)按一定比例通入水中制得，两种气体分别
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为_______(填化学式)。
(3)工业上以NH3、空气、水为原料通过三步反应生产硝酸：
①NH3→NO，其化学方程式为_______。
_______NH3+_______NO
_______ N2+_______H2O
②NO→NO2，其实验现象为_______。
③NO2→HNO3，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
【答案】(1) N2O5 酸 不是
(2)NO2、NO
(3) 4NH3+6NO
5N2+6H2O 无色气体变为红棕色 1：2
【解析】（1）X 化合价与硝酸相同为+5 价，物质类型为氧化物，X 化学式为：N2O5，从物质性质上看，
N2O5为酸性氧化物、转化为HNO3的反应为： N2O5+H2O=2HNO3，元素化合价不变、反应为不是氧化还原
反应。
（2）亚硝酸(HNO2)中N 为+3 价，可由如图中的两种气体按一定比例通入水中制得，则两种气体分别为
NO、NO2、通过发生氧化还原反应得到亚硝酸。
（3）①NH3→NO 反应是氨气的催化氧化得到NO 和水，反应的化学方程式为：
；
②NO→NO2实验现象是无色气体变化为红棕色气体；
③二氧化氮和水反应生成一氧化氮和硝酸，反应的化学方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应中二氧化
氮中N 元素化合价+4 价变化为+5 价时为还原剂、变为+2 价时作氧化剂，则氧化剂与还原剂物质的量之比
为1:2。
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