11-12版高中化学全程学习方略配套课件：3.2.3硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响（鲁科版必修1）
文档属性
| 名称 | 11-12版高中化学全程学习方略配套课件：3.2.3硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响（鲁科版必修1） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-09-14 09:10:16 | ||
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文档简介
(共104张PPT)
【典例1】下列有关氮元素的说法正确的是
A.(2010·山东高考)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在
B.(2010·上海高考)NO2通入FeSO4溶液中会产生明显现象
C.(2010·全国高考)将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu
D.(2010·安徽高考)稀硝酸和铁反应的化学方程式是:
Fe+6HNO3(稀)====Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
【思路点拨】解答本题要注意以下两点：
【自主解答】选B。NO在空气中会发生反应2NO+O2====
2NO2，不能稳定存在；NO2通入后和水反应生成具有强氧化性的硝酸，其将亚铁盐氧化为铁盐，溶液颜色由浅绿色变为黄色；溶液中NH3不能还原CuSO4为Cu,稀硝酸和铁反应应生成NO。
【互动探究】稀硝酸和铁反应的氧化产物是惟一的吗？
提示:不惟一。稀硝酸过量时生成Fe(NO3)3，稀硝酸不足时生成Fe(NO3)2。
【变式训练】在Fe、Cu的混合物中，加入一定量的稀HNO3并微热，充分反应后剩余金属a g。再向其中加入一定量的稀盐酸并加热，充分振荡后还剩余金属b g，则( )
A.a可能等于b B.a一定大于b
C.a可能大于b D.a可能小于b
【解析】选B。有的人往往错误地认为：Fe、Cu与硝酸混合后，由氧化还原反应先后顺序得Fe先反应，Cu后反应，所以反应有两种可能：一种反应后剩余金属为Fe、Cu混合物，再加入盐酸Fe溶解，质量减少；另一种反应后剩余金属为Cu,加盐酸后质量不变，所以错选A、C。以上错误分析没有注意NO3-的存在。Fe和Cu与HNO3反应后还有Fe、Cu的硝酸盐存在，加入盐酸后，相当于有HNO3存在(因为有NO3-和H+)。不论第一次剩余的是Fe和Cu还是只有Cu，都会溶于HNO3，所以，金属质量一定会再减小，故选B。
【典例2】9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀HNO3反应，还原产物只有NO气体，其体积在标准状况下为2.24 L。将溶液稀释为1 L，测得溶液的c(H+)=0.1 mol/L，此时溶液中NO3-的浓度为
A．0.3 mol/L B．0.4 mol/L
C．0.2 mol/L D．0.6 mol/L
【思路点拨】解答本题注意以下两点：
【自主解答】选B。n(NO)=0.1 mol，转移电子的物质的量为0.1 mol×3=0.3 mol，n(Cu+Zn)=0.3 mol÷2=
0.15 mol，n［Cu(NO3)2］+ n［Zn(NO3)2］= 0.15 mol，其中所含n(NO3-)=0.3 mol，溶液的c(HNO3) =c(H+)=
0.1 mol/L，其中含n(NO3-)=0.1 mol，溶液中NO3-的总浓度为0.4 mol/L。
【互动探究】(1)题中参加反应的HNO3的物质的量是多少？
提示:n(HNO3)还原=n(气体)= 0.1 mol，n(HNO3)未还原=
2［nCu(NO3)2+n Zn(NO3)2］=0.3 mol，参加反应的HNO3的物质的量为0.4 mol。
(2)若合金与浓硝酸反应，生成标准状况下2.24 L NO2气体，结果如何？
提示:若气体为NO2，则转移电子的物质的量为
0.1 mol×1=0.1 mol，n(Cu+Zn)=0.05 mol， NO3-的总浓度为0.05 mol/L×2+0.1 mol/L =0.2 mol/L 。
【变式训练】物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )
A．1∶4 B．1∶5
C．2∶3 D．2∶5
【解析】选A。设2 mol Zn参与反应，因Zn无剩余，则最终生成了2 mol Zn(NO3)2，显然含有4 mol NO3- ，这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3，根据得失电子守恒有：2×n(Zn)=n(HNO3)×4，则n(HNO3)=1 mol，即有1 mol HNO3被还原。
【典例】下列反应中，硝酸既表现出氧化性又表现出酸性的是
A.浓硝酸中滴入石蕊试液并微热
B.氧化铁与浓硝酸反应
C.氢氧化铝与稀硝酸反应
D.碳与浓硝酸反应
【思路点拨】
【自主解答】选A。在浓硝酸中滴入石蕊试液，石蕊试液先变红，此时浓硝酸表现出酸性，后退色，浓硝酸又表现出强氧化性。氧化铁与浓硝酸反应生成硝酸铁，硝酸只体现酸性；氢氧化铝与稀硝酸反应生成硝酸铝，硝酸只体现酸性；碳与浓硝酸反应，硝酸只体现氧化性。
【互动探究】(1)稀硝酸中滴入石蕊试液，硝酸体现什么性质
提示：稀硝酸中滴入石蕊试液，溶液只变红，硝酸只体现酸性。
(2)若B选项改为氧化亚铁，硝酸体现什么性质？
提示:氧化亚铁与硝酸反应时，+2价的铁具有还原性，能被硝酸氧化，硝酸体现氧化性，同时生成的硝酸铁中硝酸根离子是硝酸未被还原得到的，体现酸性。
【变式训练】下列反应中的酸只体现了酸性的是( )
A．MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
B．3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
C．Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑
D．Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
【解析】选C。A项，盐酸体现了酸性和还原性；B项，HNO3
体现了酸性和氧化性；D项,浓硫酸体现了氧化性和酸性。
△
====
△
====
【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，铜离子浓度为0.225 mol·L-1。
【标准答案】B
1.下列与氮循环无关的生态环境问题是( )
A.光化学烟雾 B.白色污染
C.水体富营养化 D.酸雨
【解析】选B。氮氧化物和碳氢化合物会产生光化学烟雾，氮、磷元素大量进入水中造成水体富营养化，氮氧化物和硫的氧化物会形成酸雨。故A、C、D三项都与氮的循环有关。白色污染是指废弃塑料造成的污染，与氮的循环无关。
2．硝酸是一种重要的工业原料，仅2010年4月份，我国浓硝酸产量就达到214 787吨。下列对于硝酸的认识，正确的是( )
A.露置于空气中，溶液浓度会增大
B.铜与硝酸的反应属于置换反应
C.硝酸可氧化Fe2+
D.常温下铁或铝与浓硝酸不反应
【解析】选C。硝酸易挥发，露置于空气中，溶液浓度会减小；铜与硝酸的反应无单质生成，不属于置换反应；硝酸具有强氧化性可氧化Fe2+；铁或铝遇浓硝酸钝化，不是不反应。
3．铜粉放入稀硫酸中，加热后无现象，当加入一种盐后，铜粉质量减少，而溶液变蓝，同时有气体生成，此盐是
( )
A．氯化物 B．硫酸盐
C．硝酸盐 D．碳酸盐
【解析】选C。稀硫酸中加入硝酸盐，相当于有HNO3，可与铜反应。
4.实验室不需要用棕色试剂瓶保存的试剂是( )
A.浓硝酸 B.硝酸银 C.氯水 D.氨水
【解析】选D。一般需避光保存的试剂需保存在棕色试剂瓶里。
5.用图中的简易装置可以进行气体的制取和收集。
(1)实验前检查装置的气密性的操作是________________。
(2)拔开试管a的橡皮塞，加入10 mL 6 mol·L-1的稀硝酸和1 g薄铜片，立即用带有导管的橡皮塞塞紧试管口。请写出试管a中所发生的所有反应的化学方程式____________。
(3)从反应开始到反应结束，预期在试管a中可以观察到哪些现象？请依次逐一写出__________________________。
(4)在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管中水面先上升的原因_________。
【解析】回忆Cu与稀硝酸反应有关知识点进行解答。
在进行实验前一般要检查装置的气密性，往往利用气体热胀冷缩的性质进行。把导管b的末端浸入水中，用手握紧试管a，捂热后，导管口有气泡冒出，松开手后，水又上升到导管b中，则证明装置的气密性良好。根据铜片和稀硝酸反应的方程式3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,以及后续反应2NO+O2====2NO2，可描述出反应的现象：铜片逐渐溶解，试管a中的溶液由无色逐渐变为浅蓝色，有无色气泡产生，反应速率开始时较慢， 逐渐加快，试管a上部空间由无色逐渐变为红棕色。
在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，其原因是：反应开始时，产生的NO和试管上部的O2反应生成NO2，NO2溶于水并和水反应，使装置内的气体压强减小，所以导管口的水面上升一段高度。当O2消耗完时，产生的NO会将导管口的水压出，故水面会回落。
答案：(1)把导管b的末端浸入水中，用手握紧试管a，捂热后，导管口有气泡冒出，松开手后，水又会上升到导管b中，则证明装置的气密性良好
(2)3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,
2NO+O2====2NO2
(3)铜片和稀硝酸反应，铜片逐渐溶解，有无色气泡产生，反应速率开始时较慢，逐渐加快，试管a上部空间由无色变为红棕色，试管a的溶液由无色逐渐变为浅蓝色
(4)由于反应开始时，产生的NO和试管上部的O2反应生成NO2,NO2溶于水，和水反应，使装置内的气体压强减小，所以导管口的水面会上升一段高度
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1.为除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂是( )
A.稀硝酸 B.浓硝酸
C.浓硫酸 D.浓盐酸
【解析】选B。除去铝表面的铜镀层，所选用的试剂应只跟铜反应而不跟铝反应或能使铝钝化。稀硝酸既能溶解铜又能溶解铝；常温下浓硫酸跟铜不反应，加热时浓硫酸与铜、铝均能反应(此时钝化膜被破坏)；浓盐酸不与铜反应；常温下，浓硝酸与铜反应而使铜镀层溶解，铝则因为钝化而被保护。
2．下列能大量共存的离子组是( )
A．H+、Fe2+、Cl-、NO3-
B．NH4+、SO42-、Na+、OH-
C．Cu2+、Fe3+、NO3-、Cl-
D．H+、Na+、HCO3-、SO42-
【解析】选C。A项，NO3-遇H+具有强氧化性，可氧化具有还原性的Fe2+；B项，NH4+与OH-不能大量共存；D项，H+与HCO3-不能大量共存。
3．有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是( )
A.硝酸不能与Na2CO3反应
B.稀硝酸与FeO反应生成Fe(NO3)2和水
C.浓硝酸、稀硝酸都只能使蓝色石蕊试纸变红
D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而使之呈黄色
【解析】选D。硝酸能电离出H+，能与Na2CO3反应，产生CO2；稀硝酸具有强氧化性，与FeO反应生成Fe(NO3)3、NO和水；浓硝酸能使蓝色石蕊试纸先变红后退色。
4.(2011·延边高一检测)已知X、Y、Z、W(含同一元素)有
如下所示转化关系，且X能与W发生反应生成一种易溶于水
的盐，则X可能是( )
X Y Z W
A.N2 B.NO2 C.NH3 D.NO
【解析】选C。NH3可与O2反应生成NO，NO与O2反应生成
NO2，NO2与水反应生成硝酸，硝酸与氨气反应生成硝酸铵。
O2
O2
H2O
5.硝酸铜是一种重要的工业原料，制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用：
①Cu与稀硝酸反应制取；
②Cu与浓硝酸反应制取；
③通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取；
2Cu+4HNO3+O2====2Cu(NO3)2+2H2O
下列说法正确的是( )
A．制取相同量的硝酸铜需硝酸的量③最多
B．制取相同量的硝酸铜①产生的有毒气体比②多
C．三种方案中硝酸的利用率③＞①＞②
D．三种方案的反应都可以在铁制容器中进行
【解析】选C。有关反应为：
①3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
②Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
③2Cu+O2====2CuO，CuO+2HNO3(稀)====Cu(NO3)2+H2O
分析以上三组反应，可以看出：生成相同质量的Cu(NO3)2，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量(或物质的量)不相同，途径②消耗HNO3最多，途径①次之，途径③消耗HNO3最少。产生的有毒气体②比①多，通过比较可以看出，生产Cu(NO3)2，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率。稀HNO3可与铁反应，①、③不能在铁制容器中进行。
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6．(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
====
7.(10分)(2011·济南高一检测)工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同的地方，又有区别。线路①、②、③是工业生产硝酸的主要途径，线路Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ 是雷电高能固氮过程中硝酸的生成途径。
(1)完成下列反应的化学方程式：
写出①的化学方程式：_________________________。
写出Ⅲ的化学方程式：_________________________。
(2)下列环境问题与NO2的排放有关的是___(填字母序号)。
A.赤潮 B.光化学烟雾 C.臭氧空洞
D.温室效应 E.酸雨
(3)某课外小组查阅有关资料知，铂丝是氨氧化的催化剂。并设计进行了如图实验。实验过程中观察到：瓶口气体变为红棕色，瓶内出现白烟。
在此实验过程中发生了上述路线①、②、③及Ⅰ中_____
(填写编号)。出现白烟是因为发生了(用化学方程式表示)
________________________________________________。
【解析】(1)反应①的化学方程式为：4NH3+5O2
4NO+6H2O。
反应Ⅲ的化学方程式为：3NO2+H2O====2HNO3+NO。
(2)光化学烟雾、酸雨与NO2的排放有关。
(3)在此实验过程中发生的反应有4NH3+5O2 4NO+6H2O、
2NO+O2====2NO2、3NO2+H2O====2HNO3+NO、NH3+HNO3====
NH4NO3(白烟)。涉及上述路线中的①、②、③。
答案：(1)4NH3+5O2 4NO+6H2O
3NO2+H2O====2HNO3+NO (2)B、E
(3)①、②、③ NH3+HNO3====NH4NO3
催化剂
△
====
催化剂
△
====
催化剂
△
====
8．(10分)(挑战能力)浓硝酸能与不活泼金属铜反应。
(1)一定量的浓硝酸中加入过量铜片，开始反应的化学方程式为______，实验现象为______；反应将要结束时的还原产物是______。
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，其原因是_______________________________。
(2)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6 L(标准状况)。则所消耗的硝酸的物质的量是_____。
【解析】(1)开始时是浓硝酸，所以产物为NO2气体，有红
棕色气体逸出，Cu溶解，溶液变蓝，方程式为：
Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
将要结束时变为稀硝酸，方程式为：
3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；
反应停止后，溶液中仍有NO3-，当加入H+后，会继续与Cu
反应。
(2)n(HNO3)还原=n(气体)=5.6 L /22.4 L· mol-1=
0.25 mol，n(HNO3)未还原=2［nCu(NO3)2］=2n(Cu)=
2×12.8 g/64 g·mol-1=0.4 mol，参加反应的HNO3的物质的
量为0.65 mol。
答案：(1)Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出 NO
加入稀硫酸后，与原溶液中的NO3-构成强氧化性的条件，又能与过量的Cu反应 (2)0.65 mol
【方法技巧】有关硝酸与金属反应常用的计算方法
(1)硝酸与金属反应后的产物与性质分析
(2)常用计算方法
①电子守恒
硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，氮元素得到的电子数目等于金属原子失去的电子数目。
②原子守恒
硝酸与金属反应时，一部分以NO3-的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应中消耗的HNO3的物质的量相等。
③电荷守恒
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有：
c(NO3-)=c(H+)+n×c(Mn+)(Mn+代表金属离子)。
如图是进行木炭与浓硝酸反应，并检验生成的气体的实验装置，它具有无污染、现象明显的特点。反应开始后能长时间剧烈反应。
(1)检验装置的气密性。
(2)具支试管A中所盛固体下层是无水CaCl2(做载体不参加反应)，上层是红热的木炭。B中装入澄清石灰水，球形管内装入一团用水浸湿的棉花。
(3)慢慢将浓硝酸滴到木炭上。
【思考探究】(1)实验中具支试管A内有什么现象 写出有关反应的化学方程式。
提示：木炭保持红热状态，试管内有红棕色气体生成C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O。
△
====
(2)试管B内的澄清石灰水会出现浑浊吗？水湿棉花处发生什么反应？
提示：CO2通入澄清石灰水变浑浊，水湿棉花处发生反应3NO2+H2O====NO+2HNO3。
(3)若将木炭与浓硝酸反应产生的气体直接通入少量澄清石灰水中，溶液能否变浑浊？
提示：木炭与浓硝酸反应产生的气体包括NO2和CO2，NO2溶于水生成HNO3，不能生成CaCO3。
(4)该装置存在不当之处，请分析会对实验产生什么影响？怎样做简单改进才能克服装置的不足？
提示：该装置完全封闭。NO2与棉花中的H2O反应生成的NO会进入试管B中，使B中压强增大，导致滴管中的浓硝酸难以顺利下滴，使炭不能完全反应。
可在B试管橡胶塞上加一带瘪气球的导管收集NO，既可以平衡B试管内的压强，又防止NO排入空气中。
【典例1】下列有关氮元素的说法正确的是
A.(2010·山东高考)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在
B.(2010·上海高考)NO2通入FeSO4溶液中会产生明显现象
C.(2010·全国高考)将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu
D.(2010·安徽高考)稀硝酸和铁反应的化学方程式是:
Fe+6HNO3(稀)====Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
【思路点拨】解答本题要注意以下两点：
【自主解答】选B。NO在空气中会发生反应2NO+O2====
2NO2，不能稳定存在；NO2通入后和水反应生成具有强氧化性的硝酸，其将亚铁盐氧化为铁盐，溶液颜色由浅绿色变为黄色；溶液中NH3不能还原CuSO4为Cu,稀硝酸和铁反应应生成NO。
【互动探究】稀硝酸和铁反应的氧化产物是惟一的吗？
提示:不惟一。稀硝酸过量时生成Fe(NO3)3，稀硝酸不足时生成Fe(NO3)2。
【变式训练】在Fe、Cu的混合物中，加入一定量的稀HNO3并微热，充分反应后剩余金属a g。再向其中加入一定量的稀盐酸并加热，充分振荡后还剩余金属b g，则( )
A.a可能等于b B.a一定大于b
C.a可能大于b D.a可能小于b
【解析】选B。有的人往往错误地认为：Fe、Cu与硝酸混合后，由氧化还原反应先后顺序得Fe先反应，Cu后反应，所以反应有两种可能：一种反应后剩余金属为Fe、Cu混合物，再加入盐酸Fe溶解，质量减少；另一种反应后剩余金属为Cu,加盐酸后质量不变，所以错选A、C。以上错误分析没有注意NO3-的存在。Fe和Cu与HNO3反应后还有Fe、Cu的硝酸盐存在，加入盐酸后，相当于有HNO3存在(因为有NO3-和H+)。不论第一次剩余的是Fe和Cu还是只有Cu，都会溶于HNO3，所以，金属质量一定会再减小，故选B。
【典例2】9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀HNO3反应，还原产物只有NO气体，其体积在标准状况下为2.24 L。将溶液稀释为1 L，测得溶液的c(H+)=0.1 mol/L，此时溶液中NO3-的浓度为
A．0.3 mol/L B．0.4 mol/L
C．0.2 mol/L D．0.6 mol/L
【思路点拨】解答本题注意以下两点：
【自主解答】选B。n(NO)=0.1 mol，转移电子的物质的量为0.1 mol×3=0.3 mol，n(Cu+Zn)=0.3 mol÷2=
0.15 mol，n［Cu(NO3)2］+ n［Zn(NO3)2］= 0.15 mol，其中所含n(NO3-)=0.3 mol，溶液的c(HNO3) =c(H+)=
0.1 mol/L，其中含n(NO3-)=0.1 mol，溶液中NO3-的总浓度为0.4 mol/L。
【互动探究】(1)题中参加反应的HNO3的物质的量是多少？
提示:n(HNO3)还原=n(气体)= 0.1 mol，n(HNO3)未还原=
2［nCu(NO3)2+n Zn(NO3)2］=0.3 mol，参加反应的HNO3的物质的量为0.4 mol。
(2)若合金与浓硝酸反应，生成标准状况下2.24 L NO2气体，结果如何？
提示:若气体为NO2，则转移电子的物质的量为
0.1 mol×1=0.1 mol，n(Cu+Zn)=0.05 mol， NO3-的总浓度为0.05 mol/L×2+0.1 mol/L =0.2 mol/L 。
【变式训练】物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )
A．1∶4 B．1∶5
C．2∶3 D．2∶5
【解析】选A。设2 mol Zn参与反应，因Zn无剩余，则最终生成了2 mol Zn(NO3)2，显然含有4 mol NO3- ，这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3，根据得失电子守恒有：2×n(Zn)=n(HNO3)×4，则n(HNO3)=1 mol，即有1 mol HNO3被还原。
【典例】下列反应中，硝酸既表现出氧化性又表现出酸性的是
A.浓硝酸中滴入石蕊试液并微热
B.氧化铁与浓硝酸反应
C.氢氧化铝与稀硝酸反应
D.碳与浓硝酸反应
【思路点拨】
【自主解答】选A。在浓硝酸中滴入石蕊试液，石蕊试液先变红，此时浓硝酸表现出酸性，后退色，浓硝酸又表现出强氧化性。氧化铁与浓硝酸反应生成硝酸铁，硝酸只体现酸性；氢氧化铝与稀硝酸反应生成硝酸铝，硝酸只体现酸性；碳与浓硝酸反应，硝酸只体现氧化性。
【互动探究】(1)稀硝酸中滴入石蕊试液，硝酸体现什么性质
提示：稀硝酸中滴入石蕊试液，溶液只变红，硝酸只体现酸性。
(2)若B选项改为氧化亚铁，硝酸体现什么性质？
提示:氧化亚铁与硝酸反应时，+2价的铁具有还原性，能被硝酸氧化，硝酸体现氧化性，同时生成的硝酸铁中硝酸根离子是硝酸未被还原得到的，体现酸性。
【变式训练】下列反应中的酸只体现了酸性的是( )
A．MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
B．3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
C．Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑
D．Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
【解析】选C。A项，盐酸体现了酸性和还原性；B项，HNO3
体现了酸性和氧化性；D项,浓硫酸体现了氧化性和酸性。
△
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△
====
【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，铜离子浓度为0.225 mol·L-1。
【标准答案】B
1.下列与氮循环无关的生态环境问题是( )
A.光化学烟雾 B.白色污染
C.水体富营养化 D.酸雨
【解析】选B。氮氧化物和碳氢化合物会产生光化学烟雾，氮、磷元素大量进入水中造成水体富营养化，氮氧化物和硫的氧化物会形成酸雨。故A、C、D三项都与氮的循环有关。白色污染是指废弃塑料造成的污染，与氮的循环无关。
2．硝酸是一种重要的工业原料，仅2010年4月份，我国浓硝酸产量就达到214 787吨。下列对于硝酸的认识，正确的是( )
A.露置于空气中，溶液浓度会增大
B.铜与硝酸的反应属于置换反应
C.硝酸可氧化Fe2+
D.常温下铁或铝与浓硝酸不反应
【解析】选C。硝酸易挥发，露置于空气中，溶液浓度会减小；铜与硝酸的反应无单质生成，不属于置换反应；硝酸具有强氧化性可氧化Fe2+；铁或铝遇浓硝酸钝化，不是不反应。
3．铜粉放入稀硫酸中，加热后无现象，当加入一种盐后，铜粉质量减少，而溶液变蓝，同时有气体生成，此盐是
( )
A．氯化物 B．硫酸盐
C．硝酸盐 D．碳酸盐
【解析】选C。稀硫酸中加入硝酸盐，相当于有HNO3，可与铜反应。
4.实验室不需要用棕色试剂瓶保存的试剂是( )
A.浓硝酸 B.硝酸银 C.氯水 D.氨水
【解析】选D。一般需避光保存的试剂需保存在棕色试剂瓶里。
5.用图中的简易装置可以进行气体的制取和收集。
(1)实验前检查装置的气密性的操作是________________。
(2)拔开试管a的橡皮塞，加入10 mL 6 mol·L-1的稀硝酸和1 g薄铜片，立即用带有导管的橡皮塞塞紧试管口。请写出试管a中所发生的所有反应的化学方程式____________。
(3)从反应开始到反应结束，预期在试管a中可以观察到哪些现象？请依次逐一写出__________________________。
(4)在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管中水面先上升的原因_________。
【解析】回忆Cu与稀硝酸反应有关知识点进行解答。
在进行实验前一般要检查装置的气密性，往往利用气体热胀冷缩的性质进行。把导管b的末端浸入水中，用手握紧试管a，捂热后，导管口有气泡冒出，松开手后，水又上升到导管b中，则证明装置的气密性良好。根据铜片和稀硝酸反应的方程式3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,以及后续反应2NO+O2====2NO2，可描述出反应的现象：铜片逐渐溶解，试管a中的溶液由无色逐渐变为浅蓝色，有无色气泡产生，反应速率开始时较慢， 逐渐加快，试管a上部空间由无色逐渐变为红棕色。
在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，其原因是：反应开始时，产生的NO和试管上部的O2反应生成NO2，NO2溶于水并和水反应，使装置内的气体压强减小，所以导管口的水面上升一段高度。当O2消耗完时，产生的NO会将导管口的水压出，故水面会回落。
答案：(1)把导管b的末端浸入水中，用手握紧试管a，捂热后，导管口有气泡冒出，松开手后，水又会上升到导管b中，则证明装置的气密性良好
(2)3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,
2NO+O2====2NO2
(3)铜片和稀硝酸反应，铜片逐渐溶解，有无色气泡产生，反应速率开始时较慢，逐渐加快，试管a上部空间由无色变为红棕色，试管a的溶液由无色逐渐变为浅蓝色
(4)由于反应开始时，产生的NO和试管上部的O2反应生成NO2,NO2溶于水，和水反应，使装置内的气体压强减小，所以导管口的水面会上升一段高度
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1.为除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂是( )
A.稀硝酸 B.浓硝酸
C.浓硫酸 D.浓盐酸
【解析】选B。除去铝表面的铜镀层，所选用的试剂应只跟铜反应而不跟铝反应或能使铝钝化。稀硝酸既能溶解铜又能溶解铝；常温下浓硫酸跟铜不反应，加热时浓硫酸与铜、铝均能反应(此时钝化膜被破坏)；浓盐酸不与铜反应；常温下，浓硝酸与铜反应而使铜镀层溶解，铝则因为钝化而被保护。
2．下列能大量共存的离子组是( )
A．H+、Fe2+、Cl-、NO3-
B．NH4+、SO42-、Na+、OH-
C．Cu2+、Fe3+、NO3-、Cl-
D．H+、Na+、HCO3-、SO42-
【解析】选C。A项，NO3-遇H+具有强氧化性，可氧化具有还原性的Fe2+；B项，NH4+与OH-不能大量共存；D项，H+与HCO3-不能大量共存。
3．有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是( )
A.硝酸不能与Na2CO3反应
B.稀硝酸与FeO反应生成Fe(NO3)2和水
C.浓硝酸、稀硝酸都只能使蓝色石蕊试纸变红
D.浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而使之呈黄色
【解析】选D。硝酸能电离出H+，能与Na2CO3反应，产生CO2；稀硝酸具有强氧化性，与FeO反应生成Fe(NO3)3、NO和水；浓硝酸能使蓝色石蕊试纸先变红后退色。
4.(2011·延边高一检测)已知X、Y、Z、W(含同一元素)有
如下所示转化关系，且X能与W发生反应生成一种易溶于水
的盐，则X可能是( )
X Y Z W
A.N2 B.NO2 C.NH3 D.NO
【解析】选C。NH3可与O2反应生成NO，NO与O2反应生成
NO2，NO2与水反应生成硝酸，硝酸与氨气反应生成硝酸铵。
O2
O2
H2O
5.硝酸铜是一种重要的工业原料，制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用：
①Cu与稀硝酸反应制取；
②Cu与浓硝酸反应制取；
③通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取；
2Cu+4HNO3+O2====2Cu(NO3)2+2H2O
下列说法正确的是( )
A．制取相同量的硝酸铜需硝酸的量③最多
B．制取相同量的硝酸铜①产生的有毒气体比②多
C．三种方案中硝酸的利用率③＞①＞②
D．三种方案的反应都可以在铁制容器中进行
【解析】选C。有关反应为：
①3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
②Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
③2Cu+O2====2CuO，CuO+2HNO3(稀)====Cu(NO3)2+H2O
分析以上三组反应，可以看出：生成相同质量的Cu(NO3)2，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量(或物质的量)不相同，途径②消耗HNO3最多，途径①次之，途径③消耗HNO3最少。产生的有毒气体②比①多，通过比较可以看出，生产Cu(NO3)2，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率。稀HNO3可与铁反应，①、③不能在铁制容器中进行。
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6．(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
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高温
催化剂
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7.(10分)(2011·济南高一检测)工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同的地方，又有区别。线路①、②、③是工业生产硝酸的主要途径，线路Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ 是雷电高能固氮过程中硝酸的生成途径。
(1)完成下列反应的化学方程式：
写出①的化学方程式：_________________________。
写出Ⅲ的化学方程式：_________________________。
(2)下列环境问题与NO2的排放有关的是___(填字母序号)。
A.赤潮 B.光化学烟雾 C.臭氧空洞
D.温室效应 E.酸雨
(3)某课外小组查阅有关资料知，铂丝是氨氧化的催化剂。并设计进行了如图实验。实验过程中观察到：瓶口气体变为红棕色，瓶内出现白烟。
在此实验过程中发生了上述路线①、②、③及Ⅰ中_____
(填写编号)。出现白烟是因为发生了(用化学方程式表示)
________________________________________________。
【解析】(1)反应①的化学方程式为：4NH3+5O2
4NO+6H2O。
反应Ⅲ的化学方程式为：3NO2+H2O====2HNO3+NO。
(2)光化学烟雾、酸雨与NO2的排放有关。
(3)在此实验过程中发生的反应有4NH3+5O2 4NO+6H2O、
2NO+O2====2NO2、3NO2+H2O====2HNO3+NO、NH3+HNO3====
NH4NO3(白烟)。涉及上述路线中的①、②、③。
答案：(1)4NH3+5O2 4NO+6H2O
3NO2+H2O====2HNO3+NO (2)B、E
(3)①、②、③ NH3+HNO3====NH4NO3
催化剂
△
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催化剂
△
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催化剂
△
====
8．(10分)(挑战能力)浓硝酸能与不活泼金属铜反应。
(1)一定量的浓硝酸中加入过量铜片，开始反应的化学方程式为______，实验现象为______；反应将要结束时的还原产物是______。
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，其原因是_______________________________。
(2)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6 L(标准状况)。则所消耗的硝酸的物质的量是_____。
【解析】(1)开始时是浓硝酸，所以产物为NO2气体，有红
棕色气体逸出，Cu溶解，溶液变蓝，方程式为：
Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
将要结束时变为稀硝酸，方程式为：
3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；
反应停止后，溶液中仍有NO3-，当加入H+后，会继续与Cu
反应。
(2)n(HNO3)还原=n(气体)=5.6 L /22.4 L· mol-1=
0.25 mol，n(HNO3)未还原=2［nCu(NO3)2］=2n(Cu)=
2×12.8 g/64 g·mol-1=0.4 mol，参加反应的HNO3的物质的
量为0.65 mol。
答案：(1)Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出 NO
加入稀硫酸后，与原溶液中的NO3-构成强氧化性的条件，又能与过量的Cu反应 (2)0.65 mol
【方法技巧】有关硝酸与金属反应常用的计算方法
(1)硝酸与金属反应后的产物与性质分析
(2)常用计算方法
①电子守恒
硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，氮元素得到的电子数目等于金属原子失去的电子数目。
②原子守恒
硝酸与金属反应时，一部分以NO3-的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应中消耗的HNO3的物质的量相等。
③电荷守恒
HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有：
c(NO3-)=c(H+)+n×c(Mn+)(Mn+代表金属离子)。
如图是进行木炭与浓硝酸反应，并检验生成的气体的实验装置，它具有无污染、现象明显的特点。反应开始后能长时间剧烈反应。
(1)检验装置的气密性。
(2)具支试管A中所盛固体下层是无水CaCl2(做载体不参加反应)，上层是红热的木炭。B中装入澄清石灰水，球形管内装入一团用水浸湿的棉花。
(3)慢慢将浓硝酸滴到木炭上。
【思考探究】(1)实验中具支试管A内有什么现象 写出有关反应的化学方程式。
提示：木炭保持红热状态，试管内有红棕色气体生成C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O。
△
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(2)试管B内的澄清石灰水会出现浑浊吗？水湿棉花处发生什么反应？
提示：CO2通入澄清石灰水变浑浊，水湿棉花处发生反应3NO2+H2O====NO+2HNO3。
(3)若将木炭与浓硝酸反应产生的气体直接通入少量澄清石灰水中，溶液能否变浑浊？
提示：木炭与浓硝酸反应产生的气体包括NO2和CO2，NO2溶于水生成HNO3，不能生成CaCO3。
(4)该装置存在不当之处，请分析会对实验产生什么影响？怎样做简单改进才能克服装置的不足？
提示：该装置完全封闭。NO2与棉花中的H2O反应生成的NO会进入试管B中，使B中压强增大，导致滴管中的浓硝酸难以顺利下滴，使炭不能完全反应。
可在B试管橡胶塞上加一带瘪气球的导管收集NO，既可以平衡B试管内的压强，又防止NO排入空气中。