11-12版高中化学全程学习方略配套课件：4.2.3硝酸的性质（苏教版必修1）
文档属性
| 名称 | 11-12版高中化学全程学习方略配套课件：4.2.3硝酸的性质（苏教版必修1） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 4.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-09-11 08:26:08 | ||
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文档简介
(共86张PPT)
【典例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)将1.92 g Cu和一定量的浓硝酸反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12 L(标准状况)，则反应中消耗HNO3的物质的量为_________________________。
【思路点拨】解答本题应注意以下三方面问题：
【自主解答】(1)在浓硝酸中放入铜片，开始时的反应为：
Cu＋4HNO3(浓)====Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；(2)铜跟浓硝酸反应时，硝酸浓度不断减小，故最后阶段发生的反应为3Cu＋8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；(3)由气体颜色逐渐变浅知1.12 L(标准状况)气体应是NO2与NO的混合物。反应中硝酸有如图所示的两个去向:
n［Cu(NO3)2］＝ ＝0.03 mol，
n(NOx)＝ ＝0.05 mol
根据氮元素守恒，反应中消耗HNO3的物质的量为
n(HNO3)＝2n［Cu(NO3)2］+n(NO)+n(NO2)＝2×0.03mol+
0.05 mol＝0.11 mol。
答案：(1) Cu＋4HNO3(浓)====Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体产生
(2) 3Cu＋8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3) 0.11 mol
【互动探究】在上题第(2)问中，待反应停止后，再加入适量的稀硫酸，又会观察到怎样的现象？为什么？
提示：铜又开始溶解。反应停止后，反应体系中有Cu、Cu2+、NO3-，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H+，NO3-在酸性条件下具有强氧化性，故铜又溶解，同时有气体产生。
【规律方法】解决金属与硝酸反应常用的守恒方法：硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，也属于离子反应，因此遵从以下守恒关系：
①电子守恒：氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数；
②原子守恒：硝酸既显示氧化性，又显示酸性，因此被还原的NO3-与生成盐的NO3-之和为反应消耗的HNO3；
③当Cu与混酸(H2SO4、HNO3)反应，转移电子数或生成NO的量的计算要依据n(Cu)、n(H+)总、n(NO3-)的量进行讨论
计算。具体关系为3Cu～8H+～2NO3-，依据不足的一
种物质进行计算。
【变式训练】1.92 g Cu投入到一定量的浓硝酸中，Cu完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下672 mL气体，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水，则通入O2的体积为( )
A．504 mL B．336 mL
C．224 mL D．168 mL
【解析】选B。反应本质为Cu→Cu2＋，NOx＋O2＋H2O→HNO3即Cu失电子数等于O2得电子数，则有：
V(O2)＝ ＝336 mL。
【典例2】 KClO3和浓盐酸在一定温度下反应生成易爆物ClO2，其变化可表述为
(1)请完成该化学方程式并配平(未知物化学式和系数填入框内)。
(2)产生0.1 mol Cl2,则转移的电子的物质的量为_______
______mol。
【思路点拨】
【自主解答】HCl中一部分Cl-的化合价升高到0价，表现为还原性，KClO3的化合价降低到＋4价。先根据化合价升降总数相等确定发生化合价变化的元素的化学计量数，根据反应前后原子个数守恒确定缺项为H2O。配平得2、4、2、2、1、2、H2O。根据氧化还原反应中，氧化剂得到的电子的物质的量=还原剂失去的电子的物质的量=反应中转移的电子的物质的量，得到0.1 mol Cl2,氯元素应失去0.2 mol的电子，即反应中转移的电子的物质的量为0.2 mol。
答案：(1)2 4 2 2 1 2 H2O (2) 0.2
【互动探究】在上述反应中浓盐酸表现出了什么性质？
提示:表现了还原性和酸性。HCl中一部分Cl-化合价不变，表现为酸性，一部分Cl-化合价升高到0价，表现为还原性。
【变式训练】实验室由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4,方法如下：软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl；用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K2MnO4转化为MnO2和KMnO4；滤去MnO2沉淀，浓缩滤液，结晶得到深紫色的针状KMnO4。请回答：
(1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是_______________。
(2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是________________。
【解析】(1)先根据化合价的升降总数相等，在MnO2和K2MnO4前分别配3，KClO3和KCl前分别配1，再根据H和O原子数确定生成物中还有水。配平后的化学方程式为：3MnO2+6KOH+KClO3 KCl+3K2MnO4+3H2O。
(2)3MnO42-+4H+====MnO2↓+2MnO4-+2H2O。
答案：(1)3MnO2+6KOH+KClO3 KCl+3K2MnO4+3H2O
(2)3MnO42-+4H+====MnO2↓+2MnO4-+2H2O
高温
====
高温
====
【典例】14 g铁粉和某稀硝酸溶液恰好完全反应，放出NO气体后，得到溶液1 L，该溶液的质量比反应前溶液的质量增加了8 g。试求：
(1)所得溶液中金属离子的物质的量浓度。
(2)原稀硝酸的物质的量浓度(假设反应过程中溶液的体积变化忽略不计)。
【思路点拨】解答本题，要注意以下三点：
【自主解答】铁粉和稀硝酸可能发生如下两个反应：
Fe+4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
3Fe+8HNO3(稀)====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
无论发生哪一个反应恒有如下关系：
n(HNO3)∶n(NO)＝4∶1
Δm(增重)＝m(Fe)－m(NO)＝8 g
m(NO)＝14 g－8 g＝6 g
n(NO)＝
n(Fe)＝
所以n(HNO3)＝4×0.2 mol＝0.8 mol
c(HNO3)＝0.8 mol/1 L ＝0.8 mol/L
n(HNO3)∶n(Fe)＝0.8 mol∶0.25 mol＝
因为8/3＜ ＜4，所以上述两个反应都发生，假设生成
的Fe(NO3)3和Fe(NO3)2的物质的量分别为x和y，则：
根据铁元素守恒得：x+y＝0.25 mol
根据氮元素守恒得：
3x+2y＝0.8 mol－0.2 mol＝0.6 mol
解得：x＝0.1 mol，y＝0.15 mol
即c(Fe3+)＝0.1 mol/1 L＝0.1 mol/L
c(Fe2+)＝0.15 mol/1 L＝0.15 mol/L
答案:(1)c(Fe3+)＝0.1 mol/L c(Fe2+)＝0.15 mol/L
(2)c(HNO3)＝0.8 mol/L
【互动探究】(1)上题中在铁粉消耗的过程中一直有气体产生吗？
提示：由题意先发生如下反应：Fe+4HNO3(稀)==== Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，在此反应中产生NO，由于n(HNO3)∶n(Fe)＝16∶5，比值小于＜4，所以铁过量，过量的铁继续发生以下反应：2Fe(NO3)3+ Fe====3Fe(NO3)2，在该过程中，铁粉继续反应，但并无气体产生。
(2)如何除去上题中反应后的溶液中的Fe3+
提示：可在溶液中加入过量的铁，然后过滤即可。
【变式训练】将0.4 mol铁粉逐渐加入含硝酸0.8 mol的稀硝酸中，反应生成气体的物质的量x随着消耗铁粉的物质的量y的关系如图，正确的是( )
【解析】选D。首先判断反应物之间量的关系，然后再分析计算。由铁与稀硝酸反应的化学方程式可知，铁与硝酸物质的量之比为3∶8时，恰好完全反应。现铁过量，按硝酸的量计算生成NO的物质的量为0.2 mol，消耗铁0.3 mol，
D图像正确。
【典例】在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1、0.1 mol·L-1,向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中铜离子物质的量浓度( mol·L-1)是
A.0.15 B.0.225 C.0.35 D.0.45
【易错选项】A
【易错剖析】
(1)易错选项分析
本题易错选A的原因在于思维不严密，忽略溶液中存在H+，在该条件下，生成的Cu(NO3)2中的硝酸根离子会和铜继续反应。解题时仅根据反应3Cu+8HNO3==== 3Cu(NO3)2+2NO↑ +4H2O，结合题目中给出的硝酸的物质的量为0.04 mol，计算出参与反应的Cu的物质的量为0.015 mol，因此错选A。
(2)正确选项分析
根据3Cu + 8H+ + 2NO3-====3Cu2++2NO↑+4H2O
3 8 2 3
0.03 0.06 0.04 x
x=3×0.06/8=0.022 5(mol)
因此，铜离子物质的量浓度为0.225 mol L-1。
【标准答案】B
1.下列关于硝酸的说法正确的是( )
A.浓硝酸只能与金属单质发生反应
B.常温下，铝片与浓硝酸反应会产生大量的红棕色气体
C.工业制硝酸的原料之一为NO
D.硝酸应贮存在避光、低温处
【解析】选D。A项，浓硝酸也可以与非金属单质发生反应，如木炭等，A错；B项，常温下浓硝酸使铝、铁发生钝化，不能产生气体，B错；C项，工业制硝酸的原料为氨气和空气，C错；D项，硝酸光照或加热条件下易分解，所以硝酸应贮存在避光、低温处，D正确。
2．一定量的浓硝酸与过量的铜充分反应，生成的气体是
( )
A.只有NO2 B.只有NO
C.NO2和NO D.NO2和H2
【解析】选C。开始铜与浓硝酸反应产生NO2，随着反应的进行，浓硝酸的浓度逐渐降低，变为稀硝酸时，铜与稀硝酸反应产生NO。
3.(双选)下列各组反应中，硝酸既表现了氧化性，又表现了酸性的是( )
A．C+HNO3(浓) B.FeO+HNO3
C．Fe(OH)3+HNO3 D.Cu+HNO3(稀)
【解析】选B、D。A项中C 与浓硝酸反应，浓硝酸得电子产生NO2气体但无盐产生，只表现氧化性；B与D中，HNO3均得电子，表现氧化性，并且有盐生成，又表现酸性；C项，反应前后元素价态均无变化，但有盐生成，只表现酸性。故选B、D。
4．化学反应SO2+H2O+HNO3——H2SO4+NO经配平后，还原剂的化学计量数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选C。
5.一旦发生硝酸泄露事故，由于浓硝酸易挥发且不稳定，往往有大量黄色、并有刺激性气味的烟雾产生。专业人员立即对泄露硝酸进行处理(抛洒大量白色粉末等)，及时地消除了事故带来的危害。
(1)请用化学方程式解释烟雾呈黄色的原因：_________。
(2)专业人员向泄露的硝酸抛洒的白色粉末可能是( )
A．生石灰 B．烧碱
C．食盐 D．石膏
(3)如图中的E物质若代表硝酸，请写出B→C、D→E、E→C的化学反应方程式：
①B→C：___________________________________；
②D→E：___________________________________；
③E→C：___________________________________。
【解析】浓硝酸具有不稳定性，受热分解生成NO2、O2和H2O，发生泄露时可以用碱性物质吸收，最好选用廉价生石灰。图中物质的转化关系如下：
据此可以写出相应的化学方程式。
答案:(1)4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
(2)A
(3)①4NH3+5O2 4NO+6H2O
②3NO2+H2O====2HNO3+NO
③3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
△
====
催化剂
△
====
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1.常温下，下列溶液可以用铝槽车装运的是( )
A.氢氧化钠溶液 B.浓盐酸
C.浓硝酸 D.稀硝酸
【解析】选C。常温下，浓硝酸可使铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所以可以用铝槽车装运浓硝酸。
2.(2011·三明高一检测)铜粉放入稀硫酸中，加热后无明显现象发生。当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该物质是( )
A．Al2(SO4)3 B．Na2CO3
C．KNO3 D．FeSO4
【解析】选C。铜粉与稀硫酸不反应，但溶液呈酸性，加入KNO3后，硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可与铜发生氧化还原反应产生铜盐和氮氧化物气体。
3．下列药品,在空气中既不易被氧化,也不易分解,且可以用无色玻璃瓶存放的是( )
A.亚硫酸钠溶液 B. 氯水
C.浓硝酸 D.稀硫酸
【解析】选D。亚硫酸钠溶液在空气中易被氧化而变质；氯水中的次氯酸在光照下会分解，使氯水变质，应保存在棕色瓶中；浓硝酸见光易分解，应保存在棕色瓶中。故选D。
4.下列各组物质中，将前者加入后者时，无论前者是否过
量，都能用同一个离子方程式表示的是( )
A．氨气，Al2(SO4)3溶液 B．Zn，FeCl3溶液
C．稀盐酸，Na2CO3溶液 D．铁，稀硝酸
【解析】选A。由于Al(OH)3沉淀不溶于氨水，所以无论氨气和Al2(SO4)3溶液以何种比例混合，最终只生成Al(OH)3沉淀，只发生一个反应，A选项符合；Fe3+具有强氧化性，能够将
Zn氧化成Zn2+，而自身被还原成Fe2+，由于Zn比Fe活泼，
所以如果Zn过量的话，还可以和Fe2+发生置换反应生成Zn2+和Fe，B选项不符合；Na2CO3溶液和稀盐酸的反应分两步进行：先是：Na2CO3+HCl====NaCl+NaHCO3，然后：NaHCO3+HCl====NaCl+CO2↑+H2O，所以如果稀盐酸过量，其反应为：Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O，C选项不符合；铁和过量稀硝酸反应生成Fe(NO3)3，若铁过量，则反应生成Fe(NO3)2，D选项不符合。
【方法技巧】常见的和量有关的离子反应
(1)铝盐和强碱反应
Al3++3OH-====Al(OH)3↓
Al3++4OH-====AlO2-+2H2O
(2)偏铝酸盐和强酸溶液反应
AlO2-+H++H2O====Al(OH)3↓
AlO2-+4H+====Al3++2H2O
(3)酸性氧化物和碱溶液反应
2OH-+CO2====CO32-+H2O
OH-+CO2====HCO3-
(4)多元弱酸正盐和强酸反应
SO32-+H+(少)====HSO3-
SO32-+2H+====SO2↑+H2O
(5)Fe与稀硝酸反应
Fe(少)+4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
3Fe(过)+8HNO3(稀)====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
(6)铁盐与比Fe活泼的金属
2Fe3++Zn(少)====2Fe2++Zn2+
2Fe3++3Zn(过)====2Fe+3Zn2+
5．如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol/L的HNO3，加热充分反应后，下列粒子在体系中一定大量存在的是( )
①NO3－ ②Fe3＋ ③H＋ ④NO ⑤NO2
A．① B．①⑤
C．②④⑤ D．①②③⑤
【解析】选B。若铁粉过量，体系中大量存在NO3-、Fe2＋、NO2、NO；若HNO3过量，体系中大量存在NO3-、Fe3＋、H＋、NO2。
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6.(10分)(2011·郑州高一检测)某同学是一位有心人，平时观察和搜集了大量与学习有关的资料和事实，下列事实是从该同学的学习资料簿上摘录下来的关于硝酸的事实，你知道这些事实分别表现了硝酸的哪些性质？请填在后面的括号中。
(1)久置的浓硝酸显黄色。 ( )
(2)铝制、铁制容器常温下可盛浓硝酸。 ( )
(3)铜片放入硝酸中，溶液变蓝。 ( )
(4)碳单质放入浓硝酸中产生大量红棕色的气体。 ( )
(5)浓硝酸敞口放置在空气中，质量会减少。 ( )
【解析】硝酸具有以下特性：①强酸性；②强氧化性；③易挥发性。当硝酸生成硝酸盐时，硝酸表现酸性；当硝酸生成低化合价的氮化物(主要是氧化物)时，硝酸表现氧化性；当硝酸使金属(铁、铝)钝化时，表现强氧化性。
答案：(1)不稳定性 (2)强氧化性 (3)酸性、强氧化性 (4)强氧化性 (5)易挥发性
7.(10分)硝酸是一种重要的工业原料。
(1)实验室中通常保存在棕色试剂瓶中，原因是_______(用化学方程式表示)。
(2)储运浓硝酸时通常用铁罐或铝罐，原因是_________。
(3)硝酸是一种易挥发性的酸，用蘸浓硝酸和蘸浓氨水的玻璃棒靠近会产生大量白烟，白烟的成分是_____________。
(4)工业上通常用氨催化氧化法制硝酸，写出氨催化氧化的化学方程式__________，硝酸工厂尾气的主要危害是__________。
【解析】硝酸见光易分解，需避光保存；铁、铝遇浓硝酸钝化，可用铁、铝罐盛装；硝酸蒸气与氨气反应生成的白烟是硝酸铵。硝酸工厂尾气中氮氧化物会引起酸雨。
答案:(1)4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O
(2)铁、铝遇浓硝酸钝化 (3)NH4NO3
(4)4NH3+5O2 4NO+6H2O 形成酸雨
光或热
=====
高温
催化剂
====
8.(10分)(挑战能力)将黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下列变化填空：
(1)甲是_______，乙是__________，丙是__________。
(2)混合气体A的主要成分是___________________。
(3)丙与溶液C反应的化学方程式是_____________。
(4)若将32.0 g 丙跟一定量的C的浓溶液反应，丙消耗完时，共产生13.44 L (标准状况)气体。则所消耗C的物质的量为_____________________________。
【解析】由反应③，可推测单质丙为单质铜，则溶液C为
稀硝酸，进一步结合反应①②以及黑色固体单质甲加热至
红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，得
知A为CO2与NO2的混合气体，B为NO，甲为C，乙为浓硝酸。
(4)n(Cu)＝
n(气体)＝
利用氮元素守恒，消耗硝酸的物质的量为：
n(HNO3)＝ 2n(Cu)＋n(气体)＝2×0.5 mol＋0.6 mol
＝1.6 mol
答案：(1)C 浓硝酸 Cu (2)CO2和NO2
(3)3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(4)1.6 mol
欲用浓硝酸法(测定反应后生成气体的量)测定某铜银合金中铜的质量分数，但资料表明：①反应中除生成NO2气体外还会有少量的NO生成；②常温下NO2和N2O4混合存在，在低于0 ℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在。为完成测定并验证确有NO生成，有人设计如下实验装置。
(1)实验开始前要先打开A部分的活塞K1，持续通一段时间的氮气再关闭K1，这样做的目的是_____________。
(2)装置B瓶的作用是______________。
(3)A中的反应停止后，打开D中的活塞K2，并通入氧气，若反应确有NO产生，则D中应出现的现象是_____________；
实验发现，通入氧气温度的高低对实验现象有较大影响，则为便于观察应通入________(填“冷”或“热”)的氧气。
(4)为减小测量误差，在A中反应完成和D中出现现象后，还应继续进行的操作是__________________。
(5)实验测得下列数据：所用铜银合金质量15.0 g、浓硝
酸40 mL 13.5 mol/L；实验后A中溶液体积40 mL、H+浓度
1.0 mol/L。若设反应中硝酸既无挥发也无分解，则：
①参加反应的硝酸的物质的量为____________；
②若已测出反应后E装置的生成物中含氮元素的质量，则
为确定合金中铜的质量分数还需要测定的数据是______。
【解释】根据本题实验目的，实验必须注意以下几点：①排尽装置中的空气，防止NO被氧化；②防止NO2与水反应生成NO；③实现实验中产生的NO2与NO气体分离，冷却使NO2转化成N2O4，最后还应注意尾气吸收。(5)①剩余的硝酸的物质的量即为反应后溶液中H+的物质的量，所以参加反应的硝酸的物质的量为：n(HNO3)＝0.040 L×(13.5 mol/L－1.0 mol/L)＝0.5 mol；②参加反应的硝酸，一部分变成硝酸铜和硝酸银，另一部分在C装置中冷却为液态N2O4，还有一部分被E装置中的NaOH溶液吸收，所以要确定合金中铜的质量分数还需要测定C装置中液态N2O4的质量。
答案：(1)排尽装置中的空气
(2)干燥(或吸收水蒸气)，防止NO2与水反应生成NO
(3)出现红棕色气体 热
(4)通入一定量N2使装置中残留的NO2全部转化为液态N2O4；NO全部转化为NO2，最后被NaOH溶液吸收
(5)①0.5 mol ②C装置中烧瓶增重质量
【典例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)将1.92 g Cu和一定量的浓硝酸反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12 L(标准状况)，则反应中消耗HNO3的物质的量为_________________________。
【思路点拨】解答本题应注意以下三方面问题：
【自主解答】(1)在浓硝酸中放入铜片，开始时的反应为：
Cu＋4HNO3(浓)====Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；(2)铜跟浓硝酸反应时，硝酸浓度不断减小，故最后阶段发生的反应为3Cu＋8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；(3)由气体颜色逐渐变浅知1.12 L(标准状况)气体应是NO2与NO的混合物。反应中硝酸有如图所示的两个去向:
n［Cu(NO3)2］＝ ＝0.03 mol，
n(NOx)＝ ＝0.05 mol
根据氮元素守恒，反应中消耗HNO3的物质的量为
n(HNO3)＝2n［Cu(NO3)2］+n(NO)+n(NO2)＝2×0.03mol+
0.05 mol＝0.11 mol。
答案：(1) Cu＋4HNO3(浓)====Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体产生
(2) 3Cu＋8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3) 0.11 mol
【互动探究】在上题第(2)问中，待反应停止后，再加入适量的稀硫酸，又会观察到怎样的现象？为什么？
提示：铜又开始溶解。反应停止后，反应体系中有Cu、Cu2+、NO3-，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H+，NO3-在酸性条件下具有强氧化性，故铜又溶解，同时有气体产生。
【规律方法】解决金属与硝酸反应常用的守恒方法：硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，也属于离子反应，因此遵从以下守恒关系：
①电子守恒：氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数；
②原子守恒：硝酸既显示氧化性，又显示酸性，因此被还原的NO3-与生成盐的NO3-之和为反应消耗的HNO3；
③当Cu与混酸(H2SO4、HNO3)反应，转移电子数或生成NO的量的计算要依据n(Cu)、n(H+)总、n(NO3-)的量进行讨论
计算。具体关系为3Cu～8H+～2NO3-，依据不足的一
种物质进行计算。
【变式训练】1.92 g Cu投入到一定量的浓硝酸中，Cu完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下672 mL气体，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水，则通入O2的体积为( )
A．504 mL B．336 mL
C．224 mL D．168 mL
【解析】选B。反应本质为Cu→Cu2＋，NOx＋O2＋H2O→HNO3即Cu失电子数等于O2得电子数，则有：
V(O2)＝ ＝336 mL。
【典例2】 KClO3和浓盐酸在一定温度下反应生成易爆物ClO2，其变化可表述为
(1)请完成该化学方程式并配平(未知物化学式和系数填入框内)。
(2)产生0.1 mol Cl2,则转移的电子的物质的量为_______
______mol。
【思路点拨】
【自主解答】HCl中一部分Cl-的化合价升高到0价，表现为还原性，KClO3的化合价降低到＋4价。先根据化合价升降总数相等确定发生化合价变化的元素的化学计量数，根据反应前后原子个数守恒确定缺项为H2O。配平得2、4、2、2、1、2、H2O。根据氧化还原反应中，氧化剂得到的电子的物质的量=还原剂失去的电子的物质的量=反应中转移的电子的物质的量，得到0.1 mol Cl2,氯元素应失去0.2 mol的电子，即反应中转移的电子的物质的量为0.2 mol。
答案：(1)2 4 2 2 1 2 H2O (2) 0.2
【互动探究】在上述反应中浓盐酸表现出了什么性质？
提示:表现了还原性和酸性。HCl中一部分Cl-化合价不变，表现为酸性，一部分Cl-化合价升高到0价，表现为还原性。
【变式训练】实验室由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4,方法如下：软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl；用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K2MnO4转化为MnO2和KMnO4；滤去MnO2沉淀，浓缩滤液，结晶得到深紫色的针状KMnO4。请回答：
(1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是_______________。
(2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是________________。
【解析】(1)先根据化合价的升降总数相等，在MnO2和K2MnO4前分别配3，KClO3和KCl前分别配1，再根据H和O原子数确定生成物中还有水。配平后的化学方程式为：3MnO2+6KOH+KClO3 KCl+3K2MnO4+3H2O。
(2)3MnO42-+4H+====MnO2↓+2MnO4-+2H2O。
答案：(1)3MnO2+6KOH+KClO3 KCl+3K2MnO4+3H2O
(2)3MnO42-+4H+====MnO2↓+2MnO4-+2H2O
高温
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高温
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【典例】14 g铁粉和某稀硝酸溶液恰好完全反应，放出NO气体后，得到溶液1 L，该溶液的质量比反应前溶液的质量增加了8 g。试求：
(1)所得溶液中金属离子的物质的量浓度。
(2)原稀硝酸的物质的量浓度(假设反应过程中溶液的体积变化忽略不计)。
【思路点拨】解答本题，要注意以下三点：
【自主解答】铁粉和稀硝酸可能发生如下两个反应：
Fe+4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
3Fe+8HNO3(稀)====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
无论发生哪一个反应恒有如下关系：
n(HNO3)∶n(NO)＝4∶1
Δm(增重)＝m(Fe)－m(NO)＝8 g
m(NO)＝14 g－8 g＝6 g
n(NO)＝
n(Fe)＝
所以n(HNO3)＝4×0.2 mol＝0.8 mol
c(HNO3)＝0.8 mol/1 L ＝0.8 mol/L
n(HNO3)∶n(Fe)＝0.8 mol∶0.25 mol＝
因为8/3＜ ＜4，所以上述两个反应都发生，假设生成
的Fe(NO3)3和Fe(NO3)2的物质的量分别为x和y，则：
根据铁元素守恒得：x+y＝0.25 mol
根据氮元素守恒得：
3x+2y＝0.8 mol－0.2 mol＝0.6 mol
解得：x＝0.1 mol，y＝0.15 mol
即c(Fe3+)＝0.1 mol/1 L＝0.1 mol/L
c(Fe2+)＝0.15 mol/1 L＝0.15 mol/L
答案:(1)c(Fe3+)＝0.1 mol/L c(Fe2+)＝0.15 mol/L
(2)c(HNO3)＝0.8 mol/L
【互动探究】(1)上题中在铁粉消耗的过程中一直有气体产生吗？
提示：由题意先发生如下反应：Fe+4HNO3(稀)==== Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，在此反应中产生NO，由于n(HNO3)∶n(Fe)＝16∶5，比值小于＜4，所以铁过量，过量的铁继续发生以下反应：2Fe(NO3)3+ Fe====3Fe(NO3)2，在该过程中，铁粉继续反应，但并无气体产生。
(2)如何除去上题中反应后的溶液中的Fe3+
提示：可在溶液中加入过量的铁，然后过滤即可。
【变式训练】将0.4 mol铁粉逐渐加入含硝酸0.8 mol的稀硝酸中，反应生成气体的物质的量x随着消耗铁粉的物质的量y的关系如图，正确的是( )
【解析】选D。首先判断反应物之间量的关系，然后再分析计算。由铁与稀硝酸反应的化学方程式可知，铁与硝酸物质的量之比为3∶8时，恰好完全反应。现铁过量，按硝酸的量计算生成NO的物质的量为0.2 mol，消耗铁0.3 mol，
D图像正确。
【典例】在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1、0.1 mol·L-1,向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中铜离子物质的量浓度( mol·L-1)是
A.0.15 B.0.225 C.0.35 D.0.45
【易错选项】A
【易错剖析】
(1)易错选项分析
本题易错选A的原因在于思维不严密，忽略溶液中存在H+，在该条件下，生成的Cu(NO3)2中的硝酸根离子会和铜继续反应。解题时仅根据反应3Cu+8HNO3==== 3Cu(NO3)2+2NO↑ +4H2O，结合题目中给出的硝酸的物质的量为0.04 mol，计算出参与反应的Cu的物质的量为0.015 mol，因此错选A。
(2)正确选项分析
根据3Cu + 8H+ + 2NO3-====3Cu2++2NO↑+4H2O
3 8 2 3
0.03 0.06 0.04 x
x=3×0.06/8=0.022 5(mol)
因此，铜离子物质的量浓度为0.225 mol L-1。
【标准答案】B
1.下列关于硝酸的说法正确的是( )
A.浓硝酸只能与金属单质发生反应
B.常温下，铝片与浓硝酸反应会产生大量的红棕色气体
C.工业制硝酸的原料之一为NO
D.硝酸应贮存在避光、低温处
【解析】选D。A项，浓硝酸也可以与非金属单质发生反应，如木炭等，A错；B项，常温下浓硝酸使铝、铁发生钝化，不能产生气体，B错；C项，工业制硝酸的原料为氨气和空气，C错；D项，硝酸光照或加热条件下易分解，所以硝酸应贮存在避光、低温处，D正确。
2．一定量的浓硝酸与过量的铜充分反应，生成的气体是
( )
A.只有NO2 B.只有NO
C.NO2和NO D.NO2和H2
【解析】选C。开始铜与浓硝酸反应产生NO2，随着反应的进行，浓硝酸的浓度逐渐降低，变为稀硝酸时，铜与稀硝酸反应产生NO。
3.(双选)下列各组反应中，硝酸既表现了氧化性，又表现了酸性的是( )
A．C+HNO3(浓) B.FeO+HNO3
C．Fe(OH)3+HNO3 D.Cu+HNO3(稀)
【解析】选B、D。A项中C 与浓硝酸反应，浓硝酸得电子产生NO2气体但无盐产生，只表现氧化性；B与D中，HNO3均得电子，表现氧化性，并且有盐生成，又表现酸性；C项，反应前后元素价态均无变化，但有盐生成，只表现酸性。故选B、D。
4．化学反应SO2+H2O+HNO3——H2SO4+NO经配平后，还原剂的化学计量数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【解析】选C。
5.一旦发生硝酸泄露事故，由于浓硝酸易挥发且不稳定，往往有大量黄色、并有刺激性气味的烟雾产生。专业人员立即对泄露硝酸进行处理(抛洒大量白色粉末等)，及时地消除了事故带来的危害。
(1)请用化学方程式解释烟雾呈黄色的原因：_________。
(2)专业人员向泄露的硝酸抛洒的白色粉末可能是( )
A．生石灰 B．烧碱
C．食盐 D．石膏
(3)如图中的E物质若代表硝酸，请写出B→C、D→E、E→C的化学反应方程式：
①B→C：___________________________________；
②D→E：___________________________________；
③E→C：___________________________________。
【解析】浓硝酸具有不稳定性，受热分解生成NO2、O2和H2O，发生泄露时可以用碱性物质吸收，最好选用廉价生石灰。图中物质的转化关系如下：
据此可以写出相应的化学方程式。
答案:(1)4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
(2)A
(3)①4NH3+5O2 4NO+6H2O
②3NO2+H2O====2HNO3+NO
③3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
△
====
催化剂
△
====
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1.常温下，下列溶液可以用铝槽车装运的是( )
A.氢氧化钠溶液 B.浓盐酸
C.浓硝酸 D.稀硝酸
【解析】选C。常温下，浓硝酸可使铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所以可以用铝槽车装运浓硝酸。
2.(2011·三明高一检测)铜粉放入稀硫酸中，加热后无明显现象发生。当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该物质是( )
A．Al2(SO4)3 B．Na2CO3
C．KNO3 D．FeSO4
【解析】选C。铜粉与稀硫酸不反应，但溶液呈酸性，加入KNO3后，硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，可与铜发生氧化还原反应产生铜盐和氮氧化物气体。
3．下列药品,在空气中既不易被氧化,也不易分解,且可以用无色玻璃瓶存放的是( )
A.亚硫酸钠溶液 B. 氯水
C.浓硝酸 D.稀硫酸
【解析】选D。亚硫酸钠溶液在空气中易被氧化而变质；氯水中的次氯酸在光照下会分解，使氯水变质，应保存在棕色瓶中；浓硝酸见光易分解，应保存在棕色瓶中。故选D。
4.下列各组物质中，将前者加入后者时，无论前者是否过
量，都能用同一个离子方程式表示的是( )
A．氨气，Al2(SO4)3溶液 B．Zn，FeCl3溶液
C．稀盐酸，Na2CO3溶液 D．铁，稀硝酸
【解析】选A。由于Al(OH)3沉淀不溶于氨水，所以无论氨气和Al2(SO4)3溶液以何种比例混合，最终只生成Al(OH)3沉淀，只发生一个反应，A选项符合；Fe3+具有强氧化性，能够将
Zn氧化成Zn2+，而自身被还原成Fe2+，由于Zn比Fe活泼，
所以如果Zn过量的话，还可以和Fe2+发生置换反应生成Zn2+和Fe，B选项不符合；Na2CO3溶液和稀盐酸的反应分两步进行：先是：Na2CO3+HCl====NaCl+NaHCO3，然后：NaHCO3+HCl====NaCl+CO2↑+H2O，所以如果稀盐酸过量，其反应为：Na2CO3+2HCl====2NaCl+CO2↑+H2O，C选项不符合；铁和过量稀硝酸反应生成Fe(NO3)3，若铁过量，则反应生成Fe(NO3)2，D选项不符合。
【方法技巧】常见的和量有关的离子反应
(1)铝盐和强碱反应
Al3++3OH-====Al(OH)3↓
Al3++4OH-====AlO2-+2H2O
(2)偏铝酸盐和强酸溶液反应
AlO2-+H++H2O====Al(OH)3↓
AlO2-+4H+====Al3++2H2O
(3)酸性氧化物和碱溶液反应
2OH-+CO2====CO32-+H2O
OH-+CO2====HCO3-
(4)多元弱酸正盐和强酸反应
SO32-+H+(少)====HSO3-
SO32-+2H+====SO2↑+H2O
(5)Fe与稀硝酸反应
Fe(少)+4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
3Fe(过)+8HNO3(稀)====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
(6)铁盐与比Fe活泼的金属
2Fe3++Zn(少)====2Fe2++Zn2+
2Fe3++3Zn(过)====2Fe+3Zn2+
5．如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol/L的HNO3，加热充分反应后，下列粒子在体系中一定大量存在的是( )
①NO3－ ②Fe3＋ ③H＋ ④NO ⑤NO2
A．① B．①⑤
C．②④⑤ D．①②③⑤
【解析】选B。若铁粉过量，体系中大量存在NO3-、Fe2＋、NO2、NO；若HNO3过量，体系中大量存在NO3-、Fe3＋、H＋、NO2。
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6.(10分)(2011·郑州高一检测)某同学是一位有心人，平时观察和搜集了大量与学习有关的资料和事实，下列事实是从该同学的学习资料簿上摘录下来的关于硝酸的事实，你知道这些事实分别表现了硝酸的哪些性质？请填在后面的括号中。
(1)久置的浓硝酸显黄色。 ( )
(2)铝制、铁制容器常温下可盛浓硝酸。 ( )
(3)铜片放入硝酸中，溶液变蓝。 ( )
(4)碳单质放入浓硝酸中产生大量红棕色的气体。 ( )
(5)浓硝酸敞口放置在空气中，质量会减少。 ( )
【解析】硝酸具有以下特性：①强酸性；②强氧化性；③易挥发性。当硝酸生成硝酸盐时，硝酸表现酸性；当硝酸生成低化合价的氮化物(主要是氧化物)时，硝酸表现氧化性；当硝酸使金属(铁、铝)钝化时，表现强氧化性。
答案：(1)不稳定性 (2)强氧化性 (3)酸性、强氧化性 (4)强氧化性 (5)易挥发性
7.(10分)硝酸是一种重要的工业原料。
(1)实验室中通常保存在棕色试剂瓶中，原因是_______(用化学方程式表示)。
(2)储运浓硝酸时通常用铁罐或铝罐，原因是_________。
(3)硝酸是一种易挥发性的酸，用蘸浓硝酸和蘸浓氨水的玻璃棒靠近会产生大量白烟，白烟的成分是_____________。
(4)工业上通常用氨催化氧化法制硝酸，写出氨催化氧化的化学方程式__________，硝酸工厂尾气的主要危害是__________。
【解析】硝酸见光易分解，需避光保存；铁、铝遇浓硝酸钝化，可用铁、铝罐盛装；硝酸蒸气与氨气反应生成的白烟是硝酸铵。硝酸工厂尾气中氮氧化物会引起酸雨。
答案:(1)4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O
(2)铁、铝遇浓硝酸钝化 (3)NH4NO3
(4)4NH3+5O2 4NO+6H2O 形成酸雨
光或热
=====
高温
催化剂
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8.(10分)(挑战能力)将黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下列变化填空：
(1)甲是_______，乙是__________，丙是__________。
(2)混合气体A的主要成分是___________________。
(3)丙与溶液C反应的化学方程式是_____________。
(4)若将32.0 g 丙跟一定量的C的浓溶液反应，丙消耗完时，共产生13.44 L (标准状况)气体。则所消耗C的物质的量为_____________________________。
【解析】由反应③，可推测单质丙为单质铜，则溶液C为
稀硝酸，进一步结合反应①②以及黑色固体单质甲加热至
红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，得
知A为CO2与NO2的混合气体，B为NO，甲为C，乙为浓硝酸。
(4)n(Cu)＝
n(气体)＝
利用氮元素守恒，消耗硝酸的物质的量为：
n(HNO3)＝ 2n(Cu)＋n(气体)＝2×0.5 mol＋0.6 mol
＝1.6 mol
答案：(1)C 浓硝酸 Cu (2)CO2和NO2
(3)3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(4)1.6 mol
欲用浓硝酸法(测定反应后生成气体的量)测定某铜银合金中铜的质量分数，但资料表明：①反应中除生成NO2气体外还会有少量的NO生成；②常温下NO2和N2O4混合存在，在低于0 ℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在。为完成测定并验证确有NO生成，有人设计如下实验装置。
(1)实验开始前要先打开A部分的活塞K1，持续通一段时间的氮气再关闭K1，这样做的目的是_____________。
(2)装置B瓶的作用是______________。
(3)A中的反应停止后，打开D中的活塞K2，并通入氧气，若反应确有NO产生，则D中应出现的现象是_____________；
实验发现，通入氧气温度的高低对实验现象有较大影响，则为便于观察应通入________(填“冷”或“热”)的氧气。
(4)为减小测量误差，在A中反应完成和D中出现现象后，还应继续进行的操作是__________________。
(5)实验测得下列数据：所用铜银合金质量15.0 g、浓硝
酸40 mL 13.5 mol/L；实验后A中溶液体积40 mL、H+浓度
1.0 mol/L。若设反应中硝酸既无挥发也无分解，则：
①参加反应的硝酸的物质的量为____________；
②若已测出反应后E装置的生成物中含氮元素的质量，则
为确定合金中铜的质量分数还需要测定的数据是______。
【解释】根据本题实验目的，实验必须注意以下几点：①排尽装置中的空气，防止NO被氧化；②防止NO2与水反应生成NO；③实现实验中产生的NO2与NO气体分离，冷却使NO2转化成N2O4，最后还应注意尾气吸收。(5)①剩余的硝酸的物质的量即为反应后溶液中H+的物质的量，所以参加反应的硝酸的物质的量为：n(HNO3)＝0.040 L×(13.5 mol/L－1.0 mol/L)＝0.5 mol；②参加反应的硝酸，一部分变成硝酸铜和硝酸银，另一部分在C装置中冷却为液态N2O4，还有一部分被E装置中的NaOH溶液吸收，所以要确定合金中铜的质量分数还需要测定C装置中液态N2O4的质量。
答案：(1)排尽装置中的空气
(2)干燥(或吸收水蒸气)，防止NO2与水反应生成NO
(3)出现红棕色气体 热
(4)通入一定量N2使装置中残留的NO2全部转化为液态N2O4；NO全部转化为NO2，最后被NaOH溶液吸收
(5)①0.5 mol ②C装置中烧瓶增重质量