2024届高考化学一轮复习教案 25 第四章 第21讲 硝酸、含氮化合物的转化关系
文档属性
| 名称 | 2024届高考化学一轮复习教案 25 第四章 第21讲 硝酸、含氮化合物的转化关系 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1004.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-13 08:02:08 | ||
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文档简介
第21讲 硝酸、含氮化合物的转化关系
［课程标准］1.掌握硝酸的性质及应用。2.了解氮及其化合物的转化关系。
考点一 硝酸的性质及应用
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1.物理性质
2.化学性质
（1）[JP3]不稳定性：4HNO3Ａ4NO2↑＋O2↑＋2H2O。
(2)强氧化性：不论浓、稀硝酸都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。
按要求完成下列反应的方程式：
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：
浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；
③与还原性化合物反应：
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
3．工业制法
(1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
(2)NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
学生用书?第100页
[正误辨析]
(1)硝酸可与Na2S反应制得H2S气体( )
(2)Cu溶于稀HNO3：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O( )
(3)常温下，将Al片放入浓硝酸中无明显现象，原因是Al与浓硝酸不反应( )
(4)浓硝酸、浓硫酸的浓度大，书写离子方程式时写分子式，不拆写为离子形式( )
(5)浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色( )
答案： (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
INCLUDEPICTURE "核心突破.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新学案》高三总复习 新教材 化学 人教版（双选）B\\图片\\核心突破.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、金属与硝酸反应的定性分析
1．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是( )
① ② ③
A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
D [本题考查硝酸的氧化性、不稳定性、挥发性等性质。③中的CO2可能是空气中的氧气与木炭反应的产物。]
2．在浓硝酸中放入Cu片，
(1)反应开始时的化学方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________，
实验现象为_______________________________________________________。
(2)若Cu片有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_____________________。
(3)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案： (1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 铜片不断溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸(HNO3)，又能与过量的铜反应
二、金属与硝酸反应的定量计算
3．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、0.1 mol/L，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是(假设反应后溶液体积不变)________。
解析： 3Cu ＋ 8H＋＋ 2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol
根据离子方程式可知Cu过量，应根据H＋计算，则c(Cu2＋)＝＝0.225 mol·L－1。
答案： 0.225 mol/L
4．将1.92 g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L(标准状况)，则反应消耗HNO3的物质的量为________。
解析： ①被还原的硝酸的物质的量即为气体NO2与NO物质的量的总和，被还原n(HNO3)＝＝0.05 mol；②未被还原的HNO3的物质的量等于Cu(NO3)2中NO的物质的量，参加反应的硝酸包括表现酸性的硝酸[生成Cu(NO3)2]和被还原的硝酸(生成NO2和NO)。n(HNO3)＝ mol＝0.11 mol。
答案： 0.11 mol
有关硝酸与金属反应的计算方法
1．涉及HNO3、H2SO4的混合酸与金属反应计算时应采用离子方程式计算。
2．思维模型
三、有关硝酸氧化性实验探究
5．某学习小组为探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按如图所示装置进行实验(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、3 mol·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。
请回答下列问题：
(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________________________________________________________________________。
学生用书?第101页
(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)该小组得出的结论所依据的实验现象是___________________________________
________________________________________________________________________。
(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个实验方案来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。
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
解析： (1)根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀HNO3不能氧化NO，所以装置③中应该盛放3 mol·L－1稀硝酸。
(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO3之前需要通入一段时间的CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。
(5)NO通过稀HNO3后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明稀HNO3不能氧化NO。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置④的液面上方会产生红棕色气体。
(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)，再观察颜色变化。也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2，观察比较反应后的颜色变化(d方案)，确定是不是由溶有NO2引起的。
答案： (1)3 mol·L－1 稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液 (2)通入一段时间CO2，关闭弹簧夹，将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内
(3)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(4)将NO2转化为NO 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色 (6)acd
考点二 基于“价类二维图”理解氮及其化合物的转化关系
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1．含氮元素物质之间的转化关系
(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
如：6NO＋4NH35N2＋6H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2．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。
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1．A、B、C、D是短周期元素形成的四种气体单质。E、F均为气体，且F为红棕色。有关的转化关系如下图所示(反应条件均已略去)
请回答下列问题：
(1)D的化学式为_________________________________________________________。
(2)反应③的离子方程式为_________________________________________________。
(3)Y和E在一定条件下可反应生成B和Z，这是一个具有实际意义的反应，可消除E对环境的污染，该反应的化学方程式为___________________________________________。
(4)0.1 mol·L－1的X溶液和0.1 mol·L－1的Y溶液等体积混合，溶液呈________性(填“酸”“碱”或“中”)，原因是_______________________________________________。
(用离子方程式说明)。
解析： (1)本框图突破口之一是“白烟”，是挥发性酸和氨气相遇后的产物，由此可推知D是H2，突破口之二是“红棕色气体”，F应为NO2，反推可知E为NO，C为O2，Z为H2O，Y为NH3，X为HCl，G为HNO3。(3)中涉及反应是氧化还原反应中的归中反应。(4)两者恰好完全反应时生成NH4Cl，铵根离子水解而使溶液显酸性。
答案： (1)H2
(2)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO
(3)4NH3＋6NO===5N2＋6H2O
(4)酸 NH＋H2ONH3·H2O＋H＋
2．研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价—物质类别关系图如图：
学生用书?第102页
回答下列问题：
(1)在催化剂和加热的条件下，物质A生成NO是工业制硝酸的重要反应，反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在加热条件下，物质C的浓溶液与碳单质反应，写出反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验室中，检验溶液中含有NH的操作方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)物质B为红棕色气体，写出该物质与水反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
当反应消耗0.15 mol物质B时，转移电子的物质的量为________。
解析： 由氮元素化合价－物质类别关系分析，A为氨气，B为二氧化氮，C为硝酸。(4)物质B为NO2，二氧化氮 和水反应生成硝酸和一氧化氮，反应的离子方程式为3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO，反应中3 mol NO2参加反应，转移电子总数为2 mol，
当反应消耗0.15 mol物质B时，转移电子的物质的量为0.15 mol×＝0.1 mol。
答案： (1)4NH3＋5O24NO＋6H2O
(2)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(3)取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠溶液，稍微加热，若有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，则证明溶液中含有NH
(4)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO 0.1 mol
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1．常见的大气污染物及其危害
大气污染物 主要成分 危害
可吸入颗粒物 大气中液体、固体状颗粒物，又称飘尘 加重呼吸道疾病，其他有害气体转化的催化剂
硫的氧化物 SO2、SO3 酸雨
氮的氧化物 NO、NO2 光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层
碳的氧化物 CO 降低血液的输氧能力
碳氢化合物 CH4、CxHy等 光化学烟雾
氟氯代烃 CF3Cl(氟利昂)等 温室效应、破坏臭氧层
2.六大工业尾气的主要成分
硫酸工厂尾气 SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收
硝酸工厂尾气 NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收
高炉煤气 CO、CO2、N2等，一般回收利用
炼钢烟气 Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用
焦炉气 H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料
氯碱工业 Cl2，一般用NaOH溶液吸收
注意：尽管CO2能造成温室效应，但CO2不属于空气污染物。
3．环境保护
(1)空气质量日报：主要包括“空气污染指数”“空气质量级别”“首要污染物”。
(2)三废污染：是指废水、废气、废渣。
(3)环保措施
①工业废气携带颗粒物的回收利用。
②工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。
③回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。
4．绿色化学
(1)核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。
(2)最高目标：原子利用率为100%，即反应物中的原子全部转化为期望的最终产品。
5．碳中和
2020年9月，我国作出对于全球减排具有里程碑意义的承诺：2060年实现碳中和。碳中和是指直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
应用1.我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。下列措施对实现“碳中和”不具有直接贡献的是( )
A．推行生活垃圾分类
B．植树造林增加绿色植被
C．采取节能低碳生活方式
D．创新CO2转化为碳燃料的技术
A [推行生活垃圾分类，有利于回收利用，防止污染，对实现“碳中和”不具有直接贡献，故A选；植树造林增加绿色植被对实现“碳中和”具有直接贡献，故B不选；采取节能低碳生活方式对实现“碳中和”具有直接贡献，故C不选；创新CO2转化为碳燃料的技术对实现“碳中和”具有直接贡献，故D不选。]
学生用书?第103页
应用2.下列说法不正确的是( )
A．赤潮是水体富营养化，藻类大量繁殖，消耗了大量氧气，造成水体缺氧的现象
B．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
C．汽车尾气的大量排放是造成雾霾天气的因素之一
D．用明矾可消除水中Cu2＋等重金属离子污染
D [赤潮是水体富营养化，藻类大量繁殖，消耗了大量氧气，造成水体缺氧的现象，A正确；石灰石煅烧得到生石灰，生石灰与SO2反应得到亚硫酸钙，亚硫酸钙再被氧化，从而将SO2脱除，B正确；大量燃烧化石燃料可产生有害气体和烟尘，故汽车尾气的大量排放是造成雾霾天气的因素之一，C正确；明矾溶于水可水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮的不溶性杂质，沉降下来，达到净水的目的，但不能消除水中Cu2＋等重金属离子污染，D错误。]
应用3.绿色化学的核心是实现污染物“零排放”，下列符合绿色化学理念的是( )
A．利用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气
B．用稀硝酸和铜反应制取Cu(NO3)2
C．由反应2SO2＋O2 2SO3制SO3
D．向铜和稀硫酸的溶液中加入H2O2制备硫酸铜
D [加热MnO2和浓盐酸制取Cl2，Cl2有毒性，易污染环境，A错误；稀硝酸与铜反应生成Cu(NO3)2，还生成污染性气体NO，B错误；利用SO2与O2反应制取SO3，SO2是污染性气体，C错误；铜与稀硫酸、H2O2反应制备硫酸铜，不产生污染性气体，符合绿色化学理念，D正确。]
应用4.原子利用率＝期望产物的总质量与生成物的总质量之比，原子利用率越高对环境污染越小。在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是( )
D [据信息，如果反应物完全变为产物，无其他副产品产生，则原子利用率最高，A、B、C三项反应中都生成了副产品，故原子利用率低。]
应用5.以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应不正确的是( )
选项 氧化物 环境问题 主要来源
A CO2 温室效应 化石燃料的燃烧
B NO2 酸雨 工厂废气的排放
C CO CO中毒 燃料的不完全燃烧
D SO2 光化学烟雾 汽车尾气的排放
D [A项，二氧化碳与温室效应有关，主要来源为化石燃料煤的燃烧，故A正确；B项，二氧化氮能形成硝酸型酸雨，主要来源为硝酸工厂废气的排放，故B正确；C项，燃料不完全燃烧生成CO，CO有毒，故C正确；D项，二氧化氮是形成光化学烟雾的主要污染物，而二氧化硫与酸雨形成有关，故D错误。]
应用6.2022年北京冬奥会和冬残奥会通过科技助力“碳中和”，体现绿色环保理念。下列说法错误的是( )
A．冬奥会火炬“飞扬”采用碳纤维与树脂复合材料，对比传统金属材质，碳纤维密度小、强度高
B．冬奥会火炬用加入金属盐类的氢气为燃料，火焰并非淡蓝色是由于金属盐类的焰色试验，焰色试验属于化学变化
C．冬奥会采用二氧化碳跨临界直冷制冰代替氟利昂等制冷剂，具备环保节能、来源广泛、安全无毒等优点
D．冬奥会颁奖花束所用的编织材料是以羊毛为原料的绒线，其主要成分为蛋白质
B [A项，碳纤维与树脂复合材料，具有密度小、强度高的特点，故A正确；B项，某些金属元素灼烧会发出颜色，焰色试验属于物理变化，不是化学变化，故B错误；C项，氟利昂会破坏臭氧层，使用二氧化碳跨临界直冷制冰技术加大了二氧化碳的消耗，使大气中二氧化碳的浓度降低，减缓了气候变暖，故C正确；D项，羊毛的主要成分是蛋白质，故D正确。]
应用7.我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。下列做法与上述理念相违背的是( )
A．大力发展煤的气化及液化技术
B．加快石油等化石燃料的开采和使用
C．以CO2为原料生产可降解塑料
D．将秸秆进行加工转化为乙醇燃料
B [A项，煤的气化和液化是通过化学变化将煤转化为气体和液体燃料的先进洁净煤技术，可以减少
污染物的排放，正确；B项，石油等化石燃料为不可再生能源，加快化石燃料的开采和使用，会破坏环境，加重环境污染，错误；C项，可降解塑料不会造成“白色污染”，正确；D项，将秸秆转化为乙醇燃料，可以减少PM2.5的产生，正确。]
学生用书?第104页
真题演练 明确考向
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1) (2022·浙江卷9C)浓硝酸与铁在常温下不能反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸( )
(2) (2022·山东卷2A) 浓硝酸保存在棕色细口瓶中( )
(3)(2021·河北卷10D)浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀HNO3氧化性更强( )
(4)(2021·山东卷5C)向浓HNO3中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓HNO3反应生成NO2( )
答案： (1)× (2)√ (3)× (4)×
2．(2021·河北卷)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是( )
A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因
B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定
D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
D [SO2是无色气体，A错误；汽车尾气中含有氮氧化物、一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、固体颗粒物等，B错误；植物不能直接吸收利用空气
中的NO和NO2作为肥料，C错误；石灰(CaO)可与SO2反应生成CaSO3，故工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除，D正确。]
3．部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．a可经催化氧化生成b
B．b为红棕色，可转化为c
C．密闭体系中，c存在2NO2N2O4
D．d的溶液与Cu反应可生成b或c
B [根据图像可知，a为NH3，b为NO，NH3可经催化氧化生成NO，A说法正确；b为NO，为无色气体，与氧气反应可转化为c，即c为NO2，B说法错误；＋4价的含氮氧化物有NO2、N2O4，密闭体系中，c存在2NO2N2O4，C说法正确；d为硝酸，Cu与稀硝酸反应生成NO，与浓硝酸反应生成NO2，D说法正确。]
课时精练(二十一) 硝酸、含氮化合物的转化关系
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．下列有关硝酸的说法正确的是( )
A．工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量NO而略显黄色
B．硝酸是一种氧化性很强的酸，可以与金、铂等金属反应
C．将木炭放入浓硝酸中，可立即观察到有气泡生成
D．工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸
D [A项，工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量NO2而略显黄色，而不是NO，故A错误；B项，硝酸是一种氧化性很强的酸，和很多金属(除金、铂)反应，故B错误；C项，将木炭放入浓硝酸中，由于木炭的活泼性较弱，反应速率很慢，不能立即观察到有气泡生成，中学阶段一般理解为要加热才反应，故C错误；D项，工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸，发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应，故D正确。]
2．(2022·上海二模)有关浓硝酸与浓硫酸的对比错误的是( )
A．在加热条件下都能将碳氧化成二氧化碳
B．常温下都能用铁制或铝制容器盛放
C．长期露置在空气中，溶质质量分数都会变小
D．用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近都会有白烟生成
D [A.浓硝酸与浓硫酸具有强氧化性，加热时可与C反应，对应方程式为：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，A正确；B.常温下，浓硝酸与浓硫酸都能使铁或铝钝化，所以可以用铁制或铝制容器盛放浓硝酸与浓硫酸，B正确；C.长期露置在空气中，浓硫酸具有吸水性，溶剂增多，所以溶质质量分数会变小，浓硝酸具有挥发性，溶质会减少，所以溶质质量分数会变小，C正确；D.浓硝酸有挥发性，用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近会有白烟生成，而浓硫酸难挥发，不会产生白烟，D错误。]
3．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( )
A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少
B．反应中转移的电子总数稀硝酸少
C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去最好，因反应速率快
D．两者用排水法收集的气体的体积相同
D [铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的Cu(NO3)2的量相同，浓硝酸被还原为NO2，氮元素价态由＋5价降到＋4价，每个氮原子只得1个电子，稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比生成的NO多，用排水法收集气体时，NO2溶于水，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由得失电子守恒可知，故两种情况收集到的气体一样多。]
4．将铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是( )
A．FeCl3 B．NaCl
C．KNO3 D．Cu(NO3)2
B [A项离子反应方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，铜粉溶解；C、D项离子反应方程式均为8H＋＋2NO＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，铜粉溶解；B项不反应。]
5．合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法不正确的是( )
A．合成氨采用400～500 ℃是为了提高原料转化率和反应速率
B．湿润的淀粉 KI试纸不可以鉴别气体2和溴蒸气
C．生成固体1的化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
D．1 L气体1、2的混合气与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积比为1∶1
A [由题图可知，气体1为NO，气体2为NO2，NO2与水反应生成硝酸，固体1为NaHCO3，NaHCO3受热分解生成固体2，固体2为Na2CO3；1 L NO、NO2的混合气体与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O，NO、NO2的体积比等于化学计量数之比，为1∶1，故D正确。温度影响化学反应速率及化学平衡，合成氨反应的化学方程式为：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ/mol，在400～500 ℃的高温时，催化剂的催化活性最强，同时升高温度，虽然不利于平衡向正反应方向移动，不能改变原料转化率，但能增大反应速率，缩短达到平衡的时间，故A错误。]
6．(2022·上海金山二模)自然界中氮的部分循环过程如图，有关说法正确的是( )
A．过程①和②均属于自然固氮
B．X→Y发生化合反应
C．NH3→N发生氧化还原反应
D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y
B [A.自然固氮指的是大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮化合物或通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，所以过程②可能是自然固氮，但是过程①不是，A错误；B.X→Y发生的反应为2NO＋O2===2NO2，反应物有两种，生成物只有一种，是化合反应，B正确；C.从自然界中氮的部分循环过程图，不难发现NH3→N的过程并未发生化合价的改变，所以不是氧化还原反应，C错误；D.若为硫循环，X为SO2，Y为SO3，X→Y的反应为2SO2＋O22SO3，X在空气中点燃不可能得到Y，D错误。]
7．部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示，下列推断不合理的是( )
A．可以通过化合反应生成c
B．工业上通过a→b→c→d→e来制备HNO3
C．浓的a′溶液和浓的c′溶液反应可以得到b′
D．加热d′的固态钾盐可以产生O2
B [A.氮气和氧气可以在高温或放电条件下通过化合反应生成NO，故A正确；B.工业上通过4NH3＋5O24NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即a→c→d→e来制备HNO3，故B错误；C.可通过反应2HCl(浓)＋NaClO===Cl2↑＋H2O＋NaCl得到氯气，故C正确；D.氯酸钾受热分解2KClO32KCl＋3O2↑，可以产生O2，故D正确。]
8．(2022·福建莆田二模)工业上利用银块制取硝酸银及硝酸银的有关性质如图所示。下列说法错误的是( )
A．反应器中若增大硝酸浓度，生成NOx总量将减少
B．操作②为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
C．硝酸银固体应保存在棕色瓶中
D．X是氧气
A [A.已知Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O，3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O可知反应器中若增大硝酸浓度，生成NOx总量将增大，A错误；B.由于AgNO3受热易分解，故操作②为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，B正确；C.由于AgNO3见光易分解，硝酸银固体应在棕色瓶中避光保存，C正确；D.已知反应：2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑，故X是氧气，D正确。]
9．某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验，下列说法正确的是( )
实验操作(室温)及实验现象
① 将足量的铜粉加入1 mL 10 mol·L－1 HNO3中，溶液呈绿色，产生红棕色气体
② 将足量的铜粉加入100 mL 0.1 mol·L－1 HNO3中，溶液呈蓝色，产生无色气体
③ 将足量的铁粉加入100 mL 0.1 mol·L－1 HNO3中，溶液呈浅绿色，无气体生成
A．实验①中消耗的铜粉质量大于实验②
B．实验②中产生的气体可用向上排空气法收集
C．实验③中铁发生了钝化
D．以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关
C [A项，实验①反应后溶液呈绿色，产生红棕色气体，发生反应Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，实验②反应后溶液呈蓝色，产生无色气体，发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，①与②中硝酸的物质的量相等，故实验①中消耗的铜粉质量小于实验②，故A错误；B项，实验②中生成一氧化氮气体，一氧化氮易与氧气反应，故不能用排空气法收集，故B错误；C项，实验③反应后溶液呈浅绿色，无气体生成，故铁发生了钝化，故C正确；D项，根据实验①②可得浓硝酸生成二氧化氮、稀硝酸生成一氧化氮，但是与活泼性无关，故D错误。]
10．足量铜溶于一定量浓硝酸，产生NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体若与1.12 L O2(标准状况)混合后通入水中，气体被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5 mol·L－1 H2SO4溶液100 mL，则继续溶解的Cu的质量为( )
A．6.4 g B．9.6 g
C．19.2 g D．24 g
C [设原来溶解的Cu的物质的量为x，Cu失去的电子被N元素得到生成氮的氧化物，这些氮的氧化物再与O2、H2O反应生成HNO3，可看成Cu失电子，O2得电子，则根据得失电子守恒可知，设Cu的物质的量为x mol，2x＝×4，解得x＝0.1 mol，所以原所得溶液中NO的物质的量为0.2 mol；
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
1 mol 0.2 mol
H＋过量，所以继续溶解的Cu的质量为×3×64 g·mol－1＝19.2 g。]
11．(2022·河北唐山高三期末)向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉，其氧化产物与所加铁粉的物质的量关系如图所示：
下列有关说法正确的是( )
A．x＝0.2，y＝0.1
B．a点之前的反应离子方程式为3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
C．向b点所得溶液中加入Cu粉，最多可溶解1.92 g
D．反应至c点，可收集到气体4.48 L(标准状况)
C [A.由分析知，硝酸根在Oa段完全反应转化为NO，由得失电子守恒，得3n(NO)＝3n(Fe3＋，Oa)，故n(NO)＝0.1 mol，由N元素守恒知，n(HNO3)＝n(NO)＝0.1 mol，由Fe3＋反应生成的Fe2＋物质的量n1＝＝0.15 mol，则由H＋与Fe反应生成的Fe2＋物质的量n2＝0.2 mol－0.15 mol＝0.05 mol，对应H＋物质的量＝2n2＝0.1 mol，Oa段反应为：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，知该段消耗的H＋物质的量＝4n(Fe3＋，Oa)＝0.4 mol，故溶液中原来共有H＋物质的量＝0.4 mol＋0.1 mol＝0.5 mol，则n(H2SO4)＝＝ mol＝0.2 mol，故x＝0.1，y＝0.2，A错误；B.由分析知，a点之前，Fe被氧化为Fe3＋，对应离子方程式为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，B错误；C.b点对应溶液中Fe2＋与Fe3＋物质的量相等，设反应的Fe3＋为x mol，由反应比例2Fe3＋～3Fe2＋，知此时生成的Fe2＋物质的量为1.5x mol，则1.5x＝0.1－x，解得x＝0.04 mol，故此处溶液中还剩Fe3＋物质的量＝0.1 mol－0.04 mol＝0.06 mol，由反应Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，知此时最多可溶解的Cu物质的量＝＝＝0.03 mol，对应质量＝0.03 mol×64 g/mol＝1.92 g，C正确；D.Oa段生成气体NO物质的量n(NO)＝0.1 mol，由A选项分析知，由H＋与Fe反应生成的Fe2＋物质的量n2＝0.2 mol－0.15 mol＝0.05 mol，生成H2的物质的量n(H2)＝n(Fe2＋)＝0.05 mol，故整个过程共产生气体0.15 mol，标准状况下对应体积＝0.15 mol×22.4 L/mol＝3.36 L，D错误。]
12．氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题：
(1)下列有关NH3的说法中，不正确的是________(填字母)。
A．工业合成NH3需要在高温、高压、催化剂下进行
B．NH3可用来生产碳铵和尿素等化肥
C．NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥
D．NH3受热易分解，须置于冷暗处保存
(2)NH3易溶于水，标准状况下，用充满NH3的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为________mol·L－1。
(3)氨气燃烧的化学方程式为________________________________________________。
(4)HNO3是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的________性。
(5)“吸收塔” 尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的破坏作用，通常用以下两种方法处理：
①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO2反应的原理为
Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋________＋CO2(请填写完成化学方程式)。
②氨转化法。已知7 mol氨恰好能将含NO和NO2共6 mol的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为________，若用通式NOx表示氮氧化物，则每摩尔氨可将________mol的NOx转化为N2。
解析： (1)A项，工业合成NH3的反应条件是高温、高压、催化剂，正确；B项，NH3可与碳酸等反应生成碳铵等，也可以与二氧化碳反应生成尿素，正确；C项，NH3可与硫酸或氯化钙发生化合反应，不正确；D项，NH3不易分解，不正确。(2)水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为 mol·L－1≈0.045 mol·L－1。(3)氨气燃烧的化学方程式为4NH3＋3O22N2＋6H2O。(4)在常温下浓硝酸能使铝、铁钝化，说明其具有很强的氧化性。(5)①纯碱溶液与NO2反应的原理为Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋CO2。根据质量守恒定律可知，除NaNO3和CO2外，另一种产物为NaNO2。②7 mol氨失去21 mol电子，根据题意和得失电子守恒可得n(NO)＋n(NO2)＝6 mol，2n(NO)＋4n(NO2)＝21 mol，解得n(NO)＝1.5 mol，n(NO2)＝4.5 mol，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3，若用通式NOx表示氮氧化物，反应过程中NOx分子得到2xe－，则每摩尔氨可将 mol的NOx转化为N2。
答案： (1)CD (2)(或0.045) (3)4NH3＋3O22N2＋6H2O (4)氧化 (5)①NaNO2 ②1∶3
13．某小组探究Cu与HNO3反应，发现有趣的现象。室温下，溶液A遇铜片立即产生气泡，而相同条件下3 mol·L－1稀硝酸(溶液B)遇铜片短时间内无明显变化，一段时间后才有少量气泡产生。
(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式： ___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)分析溶液A的成分后，同学们探究溶液A与铜片能够立即发生反应的原因。
①假设1：________对该反应有催化作用。
实验验证：向B中加入少量硝酸铜，溶液呈浅蓝色，放入铜片，没有明显变化。
结论：假设1不成立。
②假设2：NO2对该反应有催化作用。
方案1：向放有铜片的B中通入少量NO2，铜片表面立即产生气泡，反应持续进行。有同学认为应补充对比实验：向放有铜片的B中加入数滴5 mol·L－1硝酸，无明显变化。补充该实验的目的是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方案2：向A中鼓入N2数分钟得溶液C。相同条件下，铜片与A、B、C溶液的反应速率：v(A)＞v(C)＞v(B)。该实验能够证明假设2成立的理由是______________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③经检验，A溶液中还含有少量HNO2。实验证明HNO2也对该反应有催化作用，操作和现象是：向含有铜片的B溶液中_______________________________________________。
结论：NO2和HNO2对铜与硝酸的反应都有催化作用。
(3)请推测Cu与稀硝酸反应中NO2和HNO2参与的可能催化过程：
①Cu＋2NO2＋2H＋===Cu2＋＋2HNO2
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
解析： (2)①由实验设计和实验结论可知，假设1为铜离子对铜与硝酸的反应有催化作用；②由假设2可知，方案1设计的目的是通过向含有铜片的B溶液中通入二氧化氮，反应速率明显加快，而含有铜片的B溶液中滴入稀硝酸，反应无明显变化证明二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸浓度增大对铜与硝酸的反应速率加快无影响；方案2设计的目的是通过向含有铜片的A溶液中通入氮气排出溶液中的二氧化氮，降低溶液中二氧化氮的浓度得到溶液中二氧化氮浓度大的A、二氧化氮浓度小的C和没有二氧化氮的B三组对比实验，由反应速率v(A)＞v(C)＞v(B)证明二氧化氮的浓度越大，对铜与硝酸的反应催化效果越好，从而说明二氧化氮对铜与硝酸的反应有催化作用；③由实验目的可知，向含有铜片的B溶液中加入亚硝酸钠后，亚硝酸钠与溶液中的硝酸反应生成亚硝酸，亚硝酸浓度增大，若铜片上立即生成气泡，反应持续进行证明亚硝酸对铜与硝酸的反应有催化作用；
(3)由铜与稀硝酸反应的方程式和反应①可知，若二氧化氮和亚硝酸参与反应，反应②和③中硝酸和亚硝酸应是反应的反应物，一氧化氮和二氧化氮是反应的生成物，则反应②可能为硝酸与亚硝酸反应生成二氧化氮和水，反应③可能为亚硝酸分解生成一氧化氮、二氧化氮和水或铜与硝酸、亚硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式为
NO＋HNO2＋H＋===2NO2＋H2O、2HNO2===NO＋NO2＋H2O(或Cu＋2HNO2＋2H＋===Cu2＋＋2NO＋2H2O等)。
答案： (1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (2)①Cu2＋
②排除通NO2带来的硝酸浓度增大的影响 鼓入N2可以带走溶液中的NO2，因此三份溶液中NO2的浓度A＞C＞B，反应速率随NO2浓度降低而减慢，说明NO2对该反应有催化作用 ③加入少量的NaNO2，B中铜片上立即生成气泡，反应持续进行
(3)②NO＋HNO2＋H＋===2NO2＋H2O
③2HNO2===NO＋NO2＋H2O(或Cu＋2HNO2＋2H＋===Cu2＋＋2NO＋2H2O等)
14．硝酸铁是一种工业和医药行业常用的原料，用作媒染剂、铜着色剂等。Fe(NO3)3·9H2O是浅紫色晶体，易溶于水、乙醇和丙酮。
Ⅰ.利用稀硝酸和铁屑制备硝酸铁。目前常见的生产流程如图所示。
(1)反应釜中原料是稀硝酸和细铁屑，反应的离子方程式是____________________。
硝酸需要过量，原因是________________________________________________。
(2)NOx会污染空气，不能随意排放，浓缩池中也会产生NO2，请用化学用语解释产生NO2的原因___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)冷却结晶后的硝酸铁晶体，最适宜用下列哪种试剂进行洗涤________。
A．水 B．四氯化碳
C．20%稀硝酸 D．乙醇
Ⅱ.利用工业废水制备硝酸铁。不锈钢酸洗废液中含有大量Fe、Cr、Ni等金属离子，可对不锈钢酸洗废液中的各金属元素进行分离，并利用分离的含铁物质制备硝酸铁，同时回收其他金属。
已知：①Cr(OH)3是两性氢氧化物。
②各金属离子沉淀的pH范围如下表所示：
Fe3＋ Cr3＋ Ni2＋
开始沉淀pH 1.5 4.6 6.7
完全沉淀pH 3.2 6.9 9.5
(4)分离出Fe3＋适宜的pH范围是________。
(5)请设计实验，继续从废液中分别分离出Cr元素和Ni元素____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： 反应釜中稀硝酸和Fe反应，方程式为4HNO3＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，NO可以与O2反应生成NO2，2NO＋O2===2NO2，NO与NO2通入碱液中被吸收；Fe(NO3)3溶液在120 ℃下浓缩，加入Fe(NO3)3晶种后结晶，经过离心分离得到Fe(NO3)3·9H2O。(1)根据分析，稀硝酸和Fe反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O，离子方程式为Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；硝酸具有强氧化性，硝酸过量可以将Fe2＋完全氧化为Fe3＋，而且酸过量可以抑制Fe3＋的水解；(3)A.硝酸铁晶体溶于水，不能用水洗涤，A不符合题意；B.CCl4不溶于水，因此无法洗涤，B不符合题意；C.20%稀硝酸可以洗去硝酸铁表面较浓的硝酸，也可以抑制Fe3＋的水解，C符合题意；D.乙醇可以洗去水，但不能抑制Fe3＋的水解，D不符合题意；(4)调pH需要Fe3＋完全沉淀，Cr3＋不能沉淀，因此pH的范围是3.2≤pH<4.6；(5)利用Cr(OH)3是两性氢氧化物的性质，在溶液中加入过量NaOH，Cr3＋转化为CrO，Cr3＋＋4OH－===CrO＋2H2O，此时Ni2＋转化为Ni(OH)2沉淀，Ni2＋＋2OH－===Ni(OH)2↓，可将Ni(OH)2沉淀过滤出来从而分离出Ni元素，在剩余的溶液中加稀盐酸，调节至pH＝7～8，CrO转化为Cr(OH)3沉淀，过滤后分离出Cr元素。
答案： (1)Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O 防止生成Fe2＋，抑制Fe3＋水解
(2)4HNO34NO2↑＋2H2O＋O2↑
(3)C (4)3.2≤pH<4.6
(5)加入过量NaOH，Cr3＋＋4OH－===CrO＋2H2O，Ni2＋＋2OH－===Ni(OH)2↓，过滤后滤渣中可得Ni元素；再向滤液中加入稀盐酸，调节至pH＝7～8，CrO＋H2O＋H＋===Cr(OH)3↓，过滤，滤渣中可得Cr元素
［课程标准］1.掌握硝酸的性质及应用。2.了解氮及其化合物的转化关系。
考点一 硝酸的性质及应用
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1.物理性质
2.化学性质
（1）[JP3]不稳定性：4HNO3Ａ4NO2↑＋O2↑＋2H2O。
(2)强氧化性：不论浓、稀硝酸都有强氧化性，而且浓度越大氧化性越强。
按要求完成下列反应的方程式：
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：
浓硝酸与C的反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；
③与还原性化合物反应：
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
3．工业制法
(1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
(2)NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
学生用书?第100页
[正误辨析]
(1)硝酸可与Na2S反应制得H2S气体( )
(2)Cu溶于稀HNO3：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O( )
(3)常温下，将Al片放入浓硝酸中无明显现象，原因是Al与浓硝酸不反应( )
(4)浓硝酸、浓硫酸的浓度大，书写离子方程式时写分子式，不拆写为离子形式( )
(5)浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色( )
答案： (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
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一、金属与硝酸反应的定性分析
1．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是( )
① ② ③
A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
D [本题考查硝酸的氧化性、不稳定性、挥发性等性质。③中的CO2可能是空气中的氧气与木炭反应的产物。]
2．在浓硝酸中放入Cu片，
(1)反应开始时的化学方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________，
实验现象为_______________________________________________________。
(2)若Cu片有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为_____________________。
(3)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案： (1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 铜片不断溶解，溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸(HNO3)，又能与过量的铜反应
二、金属与硝酸反应的定量计算
3．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、0.1 mol/L，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是(假设反应后溶液体积不变)________。
解析： 3Cu ＋ 8H＋＋ 2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol
根据离子方程式可知Cu过量，应根据H＋计算，则c(Cu2＋)＝＝0.225 mol·L－1。
答案： 0.225 mol/L
4．将1.92 g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L(标准状况)，则反应消耗HNO3的物质的量为________。
解析： ①被还原的硝酸的物质的量即为气体NO2与NO物质的量的总和，被还原n(HNO3)＝＝0.05 mol；②未被还原的HNO3的物质的量等于Cu(NO3)2中NO的物质的量，参加反应的硝酸包括表现酸性的硝酸[生成Cu(NO3)2]和被还原的硝酸(生成NO2和NO)。n(HNO3)＝ mol＝0.11 mol。
答案： 0.11 mol
有关硝酸与金属反应的计算方法
1．涉及HNO3、H2SO4的混合酸与金属反应计算时应采用离子方程式计算。
2．思维模型
三、有关硝酸氧化性实验探究
5．某学习小组为探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按如图所示装置进行实验(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、3 mol·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。
请回答下列问题：
(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________________________________________________________________________。
学生用书?第101页
(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)该小组得出的结论所依据的实验现象是___________________________________
________________________________________________________________________。
(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个实验方案来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。
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
解析： (1)根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀HNO3不能氧化NO，所以装置③中应该盛放3 mol·L－1稀硝酸。
(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO3之前需要通入一段时间的CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。
(5)NO通过稀HNO3后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明稀HNO3不能氧化NO。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置④的液面上方会产生红棕色气体。
(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)，再观察颜色变化。也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2，观察比较反应后的颜色变化(d方案)，确定是不是由溶有NO2引起的。
答案： (1)3 mol·L－1 稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液 (2)通入一段时间CO2，关闭弹簧夹，将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内
(3)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(4)将NO2转化为NO 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色 (6)acd
考点二 基于“价类二维图”理解氮及其化合物的转化关系
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1．含氮元素物质之间的转化关系
(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
如：6NO＋4NH35N2＋6H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2．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。
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1．A、B、C、D是短周期元素形成的四种气体单质。E、F均为气体，且F为红棕色。有关的转化关系如下图所示(反应条件均已略去)
请回答下列问题：
(1)D的化学式为_________________________________________________________。
(2)反应③的离子方程式为_________________________________________________。
(3)Y和E在一定条件下可反应生成B和Z，这是一个具有实际意义的反应，可消除E对环境的污染，该反应的化学方程式为___________________________________________。
(4)0.1 mol·L－1的X溶液和0.1 mol·L－1的Y溶液等体积混合，溶液呈________性(填“酸”“碱”或“中”)，原因是_______________________________________________。
(用离子方程式说明)。
解析： (1)本框图突破口之一是“白烟”，是挥发性酸和氨气相遇后的产物，由此可推知D是H2，突破口之二是“红棕色气体”，F应为NO2，反推可知E为NO，C为O2，Z为H2O，Y为NH3，X为HCl，G为HNO3。(3)中涉及反应是氧化还原反应中的归中反应。(4)两者恰好完全反应时生成NH4Cl，铵根离子水解而使溶液显酸性。
答案： (1)H2
(2)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO
(3)4NH3＋6NO===5N2＋6H2O
(4)酸 NH＋H2ONH3·H2O＋H＋
2．研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价—物质类别关系图如图：
学生用书?第102页
回答下列问题：
(1)在催化剂和加热的条件下，物质A生成NO是工业制硝酸的重要反应，反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在加热条件下，物质C的浓溶液与碳单质反应，写出反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验室中，检验溶液中含有NH的操作方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)物质B为红棕色气体，写出该物质与水反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
当反应消耗0.15 mol物质B时，转移电子的物质的量为________。
解析： 由氮元素化合价－物质类别关系分析，A为氨气，B为二氧化氮，C为硝酸。(4)物质B为NO2，二氧化氮 和水反应生成硝酸和一氧化氮，反应的离子方程式为3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO，反应中3 mol NO2参加反应，转移电子总数为2 mol，
当反应消耗0.15 mol物质B时，转移电子的物质的量为0.15 mol×＝0.1 mol。
答案： (1)4NH3＋5O24NO＋6H2O
(2)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(3)取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠溶液，稍微加热，若有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，则证明溶液中含有NH
(4)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO 0.1 mol
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1．常见的大气污染物及其危害
大气污染物 主要成分 危害
可吸入颗粒物 大气中液体、固体状颗粒物，又称飘尘 加重呼吸道疾病，其他有害气体转化的催化剂
硫的氧化物 SO2、SO3 酸雨
氮的氧化物 NO、NO2 光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层
碳的氧化物 CO 降低血液的输氧能力
碳氢化合物 CH4、CxHy等 光化学烟雾
氟氯代烃 CF3Cl(氟利昂)等 温室效应、破坏臭氧层
2.六大工业尾气的主要成分
硫酸工厂尾气 SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收
硝酸工厂尾气 NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收
高炉煤气 CO、CO2、N2等，一般回收利用
炼钢烟气 Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用
焦炉气 H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料
氯碱工业 Cl2，一般用NaOH溶液吸收
注意：尽管CO2能造成温室效应，但CO2不属于空气污染物。
3．环境保护
(1)空气质量日报：主要包括“空气污染指数”“空气质量级别”“首要污染物”。
(2)三废污染：是指废水、废气、废渣。
(3)环保措施
①工业废气携带颗粒物的回收利用。
②工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。
③回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。
4．绿色化学
(1)核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。
(2)最高目标：原子利用率为100%，即反应物中的原子全部转化为期望的最终产品。
5．碳中和
2020年9月，我国作出对于全球减排具有里程碑意义的承诺：2060年实现碳中和。碳中和是指直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
应用1.我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。下列措施对实现“碳中和”不具有直接贡献的是( )
A．推行生活垃圾分类
B．植树造林增加绿色植被
C．采取节能低碳生活方式
D．创新CO2转化为碳燃料的技术
A [推行生活垃圾分类，有利于回收利用，防止污染，对实现“碳中和”不具有直接贡献，故A选；植树造林增加绿色植被对实现“碳中和”具有直接贡献，故B不选；采取节能低碳生活方式对实现“碳中和”具有直接贡献，故C不选；创新CO2转化为碳燃料的技术对实现“碳中和”具有直接贡献，故D不选。]
学生用书?第103页
应用2.下列说法不正确的是( )
A．赤潮是水体富营养化，藻类大量繁殖，消耗了大量氧气，造成水体缺氧的现象
B．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
C．汽车尾气的大量排放是造成雾霾天气的因素之一
D．用明矾可消除水中Cu2＋等重金属离子污染
D [赤潮是水体富营养化，藻类大量繁殖，消耗了大量氧气，造成水体缺氧的现象，A正确；石灰石煅烧得到生石灰，生石灰与SO2反应得到亚硫酸钙，亚硫酸钙再被氧化，从而将SO2脱除，B正确；大量燃烧化石燃料可产生有害气体和烟尘，故汽车尾气的大量排放是造成雾霾天气的因素之一，C正确；明矾溶于水可水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体能吸附水中悬浮的不溶性杂质，沉降下来，达到净水的目的，但不能消除水中Cu2＋等重金属离子污染，D错误。]
应用3.绿色化学的核心是实现污染物“零排放”，下列符合绿色化学理念的是( )
A．利用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气
B．用稀硝酸和铜反应制取Cu(NO3)2
C．由反应2SO2＋O2 2SO3制SO3
D．向铜和稀硫酸的溶液中加入H2O2制备硫酸铜
D [加热MnO2和浓盐酸制取Cl2，Cl2有毒性，易污染环境，A错误；稀硝酸与铜反应生成Cu(NO3)2，还生成污染性气体NO，B错误；利用SO2与O2反应制取SO3，SO2是污染性气体，C错误；铜与稀硫酸、H2O2反应制备硫酸铜，不产生污染性气体，符合绿色化学理念，D正确。]
应用4.原子利用率＝期望产物的总质量与生成物的总质量之比，原子利用率越高对环境污染越小。在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是( )
D [据信息，如果反应物完全变为产物，无其他副产品产生，则原子利用率最高，A、B、C三项反应中都生成了副产品，故原子利用率低。]
应用5.以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应不正确的是( )
选项 氧化物 环境问题 主要来源
A CO2 温室效应 化石燃料的燃烧
B NO2 酸雨 工厂废气的排放
C CO CO中毒 燃料的不完全燃烧
D SO2 光化学烟雾 汽车尾气的排放
D [A项，二氧化碳与温室效应有关，主要来源为化石燃料煤的燃烧，故A正确；B项，二氧化氮能形成硝酸型酸雨，主要来源为硝酸工厂废气的排放，故B正确；C项，燃料不完全燃烧生成CO，CO有毒，故C正确；D项，二氧化氮是形成光化学烟雾的主要污染物，而二氧化硫与酸雨形成有关，故D错误。]
应用6.2022年北京冬奥会和冬残奥会通过科技助力“碳中和”，体现绿色环保理念。下列说法错误的是( )
A．冬奥会火炬“飞扬”采用碳纤维与树脂复合材料，对比传统金属材质，碳纤维密度小、强度高
B．冬奥会火炬用加入金属盐类的氢气为燃料，火焰并非淡蓝色是由于金属盐类的焰色试验，焰色试验属于化学变化
C．冬奥会采用二氧化碳跨临界直冷制冰代替氟利昂等制冷剂，具备环保节能、来源广泛、安全无毒等优点
D．冬奥会颁奖花束所用的编织材料是以羊毛为原料的绒线，其主要成分为蛋白质
B [A项，碳纤维与树脂复合材料，具有密度小、强度高的特点，故A正确；B项，某些金属元素灼烧会发出颜色，焰色试验属于物理变化，不是化学变化，故B错误；C项，氟利昂会破坏臭氧层，使用二氧化碳跨临界直冷制冰技术加大了二氧化碳的消耗，使大气中二氧化碳的浓度降低，减缓了气候变暖，故C正确；D项，羊毛的主要成分是蛋白质，故D正确。]
应用7.我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。下列做法与上述理念相违背的是( )
A．大力发展煤的气化及液化技术
B．加快石油等化石燃料的开采和使用
C．以CO2为原料生产可降解塑料
D．将秸秆进行加工转化为乙醇燃料
B [A项，煤的气化和液化是通过化学变化将煤转化为气体和液体燃料的先进洁净煤技术，可以减少
污染物的排放，正确；B项，石油等化石燃料为不可再生能源，加快化石燃料的开采和使用，会破坏环境，加重环境污染，错误；C项，可降解塑料不会造成“白色污染”，正确；D项，将秸秆转化为乙醇燃料，可以减少PM2.5的产生，正确。]
学生用书?第104页
真题演练 明确考向
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1) (2022·浙江卷9C)浓硝酸与铁在常温下不能反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸( )
(2) (2022·山东卷2A) 浓硝酸保存在棕色细口瓶中( )
(3)(2021·河北卷10D)浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀HNO3氧化性更强( )
(4)(2021·山东卷5C)向浓HNO3中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓HNO3反应生成NO2( )
答案： (1)× (2)√ (3)× (4)×
2．(2021·河北卷)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是( )
A．NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体，是酸雨的主要成因
B．汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C．植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料，实现氮的固定
D．工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
D [SO2是无色气体，A错误；汽车尾气中含有氮氧化物、一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、固体颗粒物等，B错误；植物不能直接吸收利用空气
中的NO和NO2作为肥料，C错误；石灰(CaO)可与SO2反应生成CaSO3，故工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除，D正确。]
3．部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．a可经催化氧化生成b
B．b为红棕色，可转化为c
C．密闭体系中，c存在2NO2N2O4
D．d的溶液与Cu反应可生成b或c
B [根据图像可知，a为NH3，b为NO，NH3可经催化氧化生成NO，A说法正确；b为NO，为无色气体，与氧气反应可转化为c，即c为NO2，B说法错误；＋4价的含氮氧化物有NO2、N2O4，密闭体系中，c存在2NO2N2O4，C说法正确；d为硝酸，Cu与稀硝酸反应生成NO，与浓硝酸反应生成NO2，D说法正确。]
课时精练(二十一) 硝酸、含氮化合物的转化关系
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
1．下列有关硝酸的说法正确的是( )
A．工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量NO而略显黄色
B．硝酸是一种氧化性很强的酸，可以与金、铂等金属反应
C．将木炭放入浓硝酸中，可立即观察到有气泡生成
D．工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸
D [A项，工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量NO2而略显黄色，而不是NO，故A错误；B项，硝酸是一种氧化性很强的酸，和很多金属(除金、铂)反应，故B错误；C项，将木炭放入浓硝酸中，由于木炭的活泼性较弱，反应速率很慢，不能立即观察到有气泡生成，中学阶段一般理解为要加热才反应，故C错误；D项，工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸，发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应，故D正确。]
2．(2022·上海二模)有关浓硝酸与浓硫酸的对比错误的是( )
A．在加热条件下都能将碳氧化成二氧化碳
B．常温下都能用铁制或铝制容器盛放
C．长期露置在空气中，溶质质量分数都会变小
D．用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近都会有白烟生成
D [A.浓硝酸与浓硫酸具有强氧化性，加热时可与C反应，对应方程式为：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，A正确；B.常温下，浓硝酸与浓硫酸都能使铁或铝钝化，所以可以用铁制或铝制容器盛放浓硝酸与浓硫酸，B正确；C.长期露置在空气中，浓硫酸具有吸水性，溶剂增多，所以溶质质量分数会变小，浓硝酸具有挥发性，溶质会减少，所以溶质质量分数会变小，C正确；D.浓硝酸有挥发性，用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近会有白烟生成，而浓硫酸难挥发，不会产生白烟，D错误。]
3．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( )
A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少
B．反应中转移的电子总数稀硝酸少
C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去最好，因反应速率快
D．两者用排水法收集的气体的体积相同
D [铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的Cu(NO3)2的量相同，浓硝酸被还原为NO2，氮元素价态由＋5价降到＋4价，每个氮原子只得1个电子，稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比生成的NO多，用排水法收集气体时，NO2溶于水，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由得失电子守恒可知，故两种情况收集到的气体一样多。]
4．将铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是( )
A．FeCl3 B．NaCl
C．KNO3 D．Cu(NO3)2
B [A项离子反应方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，铜粉溶解；C、D项离子反应方程式均为8H＋＋2NO＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，铜粉溶解；B项不反应。]
5．合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法不正确的是( )
A．合成氨采用400～500 ℃是为了提高原料转化率和反应速率
B．湿润的淀粉 KI试纸不可以鉴别气体2和溴蒸气
C．生成固体1的化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
D．1 L气体1、2的混合气与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积比为1∶1
A [由题图可知，气体1为NO，气体2为NO2，NO2与水反应生成硝酸，固体1为NaHCO3，NaHCO3受热分解生成固体2，固体2为Na2CO3；1 L NO、NO2的混合气体与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O，NO、NO2的体积比等于化学计量数之比，为1∶1，故D正确。温度影响化学反应速率及化学平衡，合成氨反应的化学方程式为：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ/mol，在400～500 ℃的高温时，催化剂的催化活性最强，同时升高温度，虽然不利于平衡向正反应方向移动，不能改变原料转化率，但能增大反应速率，缩短达到平衡的时间，故A错误。]
6．(2022·上海金山二模)自然界中氮的部分循环过程如图，有关说法正确的是( )
A．过程①和②均属于自然固氮
B．X→Y发生化合反应
C．NH3→N发生氧化还原反应
D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y
B [A.自然固氮指的是大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮化合物或通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，所以过程②可能是自然固氮，但是过程①不是，A错误；B.X→Y发生的反应为2NO＋O2===2NO2，反应物有两种，生成物只有一种，是化合反应，B正确；C.从自然界中氮的部分循环过程图，不难发现NH3→N的过程并未发生化合价的改变，所以不是氧化还原反应，C错误；D.若为硫循环，X为SO2，Y为SO3，X→Y的反应为2SO2＋O22SO3，X在空气中点燃不可能得到Y，D错误。]
7．部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示，下列推断不合理的是( )
A．可以通过化合反应生成c
B．工业上通过a→b→c→d→e来制备HNO3
C．浓的a′溶液和浓的c′溶液反应可以得到b′
D．加热d′的固态钾盐可以产生O2
B [A.氮气和氧气可以在高温或放电条件下通过化合反应生成NO，故A正确；B.工业上通过4NH3＋5O24NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即a→c→d→e来制备HNO3，故B错误；C.可通过反应2HCl(浓)＋NaClO===Cl2↑＋H2O＋NaCl得到氯气，故C正确；D.氯酸钾受热分解2KClO32KCl＋3O2↑，可以产生O2，故D正确。]
8．(2022·福建莆田二模)工业上利用银块制取硝酸银及硝酸银的有关性质如图所示。下列说法错误的是( )
A．反应器中若增大硝酸浓度，生成NOx总量将减少
B．操作②为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
C．硝酸银固体应保存在棕色瓶中
D．X是氧气
A [A.已知Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O，3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O可知反应器中若增大硝酸浓度，生成NOx总量将增大，A错误；B.由于AgNO3受热易分解，故操作②为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，B正确；C.由于AgNO3见光易分解，硝酸银固体应在棕色瓶中避光保存，C正确；D.已知反应：2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑，故X是氧气，D正确。]
9．某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验，下列说法正确的是( )
实验操作(室温)及实验现象
① 将足量的铜粉加入1 mL 10 mol·L－1 HNO3中，溶液呈绿色，产生红棕色气体
② 将足量的铜粉加入100 mL 0.1 mol·L－1 HNO3中，溶液呈蓝色，产生无色气体
③ 将足量的铁粉加入100 mL 0.1 mol·L－1 HNO3中，溶液呈浅绿色，无气体生成
A．实验①中消耗的铜粉质量大于实验②
B．实验②中产生的气体可用向上排空气法收集
C．实验③中铁发生了钝化
D．以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关
C [A项，实验①反应后溶液呈绿色，产生红棕色气体，发生反应Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，实验②反应后溶液呈蓝色，产生无色气体，发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，①与②中硝酸的物质的量相等，故实验①中消耗的铜粉质量小于实验②，故A错误；B项，实验②中生成一氧化氮气体，一氧化氮易与氧气反应，故不能用排空气法收集，故B错误；C项，实验③反应后溶液呈浅绿色，无气体生成，故铁发生了钝化，故C正确；D项，根据实验①②可得浓硝酸生成二氧化氮、稀硝酸生成一氧化氮，但是与活泼性无关，故D错误。]
10．足量铜溶于一定量浓硝酸，产生NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体若与1.12 L O2(标准状况)混合后通入水中，气体被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5 mol·L－1 H2SO4溶液100 mL，则继续溶解的Cu的质量为( )
A．6.4 g B．9.6 g
C．19.2 g D．24 g
C [设原来溶解的Cu的物质的量为x，Cu失去的电子被N元素得到生成氮的氧化物，这些氮的氧化物再与O2、H2O反应生成HNO3，可看成Cu失电子，O2得电子，则根据得失电子守恒可知，设Cu的物质的量为x mol，2x＝×4，解得x＝0.1 mol，所以原所得溶液中NO的物质的量为0.2 mol；
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
1 mol 0.2 mol
H＋过量，所以继续溶解的Cu的质量为×3×64 g·mol－1＝19.2 g。]
11．(2022·河北唐山高三期末)向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉，其氧化产物与所加铁粉的物质的量关系如图所示：
下列有关说法正确的是( )
A．x＝0.2，y＝0.1
B．a点之前的反应离子方程式为3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
C．向b点所得溶液中加入Cu粉，最多可溶解1.92 g
D．反应至c点，可收集到气体4.48 L(标准状况)
C [A.由分析知，硝酸根在Oa段完全反应转化为NO，由得失电子守恒，得3n(NO)＝3n(Fe3＋，Oa)，故n(NO)＝0.1 mol，由N元素守恒知，n(HNO3)＝n(NO)＝0.1 mol，由Fe3＋反应生成的Fe2＋物质的量n1＝＝0.15 mol，则由H＋与Fe反应生成的Fe2＋物质的量n2＝0.2 mol－0.15 mol＝0.05 mol，对应H＋物质的量＝2n2＝0.1 mol，Oa段反应为：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，知该段消耗的H＋物质的量＝4n(Fe3＋，Oa)＝0.4 mol，故溶液中原来共有H＋物质的量＝0.4 mol＋0.1 mol＝0.5 mol，则n(H2SO4)＝＝ mol＝0.2 mol，故x＝0.1，y＝0.2，A错误；B.由分析知，a点之前，Fe被氧化为Fe3＋，对应离子方程式为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，B错误；C.b点对应溶液中Fe2＋与Fe3＋物质的量相等，设反应的Fe3＋为x mol，由反应比例2Fe3＋～3Fe2＋，知此时生成的Fe2＋物质的量为1.5x mol，则1.5x＝0.1－x，解得x＝0.04 mol，故此处溶液中还剩Fe3＋物质的量＝0.1 mol－0.04 mol＝0.06 mol，由反应Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，知此时最多可溶解的Cu物质的量＝＝＝0.03 mol，对应质量＝0.03 mol×64 g/mol＝1.92 g，C正确；D.Oa段生成气体NO物质的量n(NO)＝0.1 mol，由A选项分析知，由H＋与Fe反应生成的Fe2＋物质的量n2＝0.2 mol－0.15 mol＝0.05 mol，生成H2的物质的量n(H2)＝n(Fe2＋)＝0.05 mol，故整个过程共产生气体0.15 mol，标准状况下对应体积＝0.15 mol×22.4 L/mol＝3.36 L，D错误。]
12．氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题：
(1)下列有关NH3的说法中，不正确的是________(填字母)。
A．工业合成NH3需要在高温、高压、催化剂下进行
B．NH3可用来生产碳铵和尿素等化肥
C．NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥
D．NH3受热易分解，须置于冷暗处保存
(2)NH3易溶于水，标准状况下，用充满NH3的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为________mol·L－1。
(3)氨气燃烧的化学方程式为________________________________________________。
(4)HNO3是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的________性。
(5)“吸收塔” 尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的破坏作用，通常用以下两种方法处理：
①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO2反应的原理为
Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋________＋CO2(请填写完成化学方程式)。
②氨转化法。已知7 mol氨恰好能将含NO和NO2共6 mol的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为________，若用通式NOx表示氮氧化物，则每摩尔氨可将________mol的NOx转化为N2。
解析： (1)A项，工业合成NH3的反应条件是高温、高压、催化剂，正确；B项，NH3可与碳酸等反应生成碳铵等，也可以与二氧化碳反应生成尿素，正确；C项，NH3可与硫酸或氯化钙发生化合反应，不正确；D项，NH3不易分解，不正确。(2)水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为 mol·L－1≈0.045 mol·L－1。(3)氨气燃烧的化学方程式为4NH3＋3O22N2＋6H2O。(4)在常温下浓硝酸能使铝、铁钝化，说明其具有很强的氧化性。(5)①纯碱溶液与NO2反应的原理为Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋CO2。根据质量守恒定律可知，除NaNO3和CO2外，另一种产物为NaNO2。②7 mol氨失去21 mol电子，根据题意和得失电子守恒可得n(NO)＋n(NO2)＝6 mol，2n(NO)＋4n(NO2)＝21 mol，解得n(NO)＝1.5 mol，n(NO2)＝4.5 mol，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3，若用通式NOx表示氮氧化物，反应过程中NOx分子得到2xe－，则每摩尔氨可将 mol的NOx转化为N2。
答案： (1)CD (2)(或0.045) (3)4NH3＋3O22N2＋6H2O (4)氧化 (5)①NaNO2 ②1∶3
13．某小组探究Cu与HNO3反应，发现有趣的现象。室温下，溶液A遇铜片立即产生气泡，而相同条件下3 mol·L－1稀硝酸(溶液B)遇铜片短时间内无明显变化，一段时间后才有少量气泡产生。
(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式： ___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)分析溶液A的成分后，同学们探究溶液A与铜片能够立即发生反应的原因。
①假设1：________对该反应有催化作用。
实验验证：向B中加入少量硝酸铜，溶液呈浅蓝色，放入铜片，没有明显变化。
结论：假设1不成立。
②假设2：NO2对该反应有催化作用。
方案1：向放有铜片的B中通入少量NO2，铜片表面立即产生气泡，反应持续进行。有同学认为应补充对比实验：向放有铜片的B中加入数滴5 mol·L－1硝酸，无明显变化。补充该实验的目的是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方案2：向A中鼓入N2数分钟得溶液C。相同条件下，铜片与A、B、C溶液的反应速率：v(A)＞v(C)＞v(B)。该实验能够证明假设2成立的理由是______________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③经检验，A溶液中还含有少量HNO2。实验证明HNO2也对该反应有催化作用，操作和现象是：向含有铜片的B溶液中_______________________________________________。
结论：NO2和HNO2对铜与硝酸的反应都有催化作用。
(3)请推测Cu与稀硝酸反应中NO2和HNO2参与的可能催化过程：
①Cu＋2NO2＋2H＋===Cu2＋＋2HNO2
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
解析： (2)①由实验设计和实验结论可知，假设1为铜离子对铜与硝酸的反应有催化作用；②由假设2可知，方案1设计的目的是通过向含有铜片的B溶液中通入二氧化氮，反应速率明显加快，而含有铜片的B溶液中滴入稀硝酸，反应无明显变化证明二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸浓度增大对铜与硝酸的反应速率加快无影响；方案2设计的目的是通过向含有铜片的A溶液中通入氮气排出溶液中的二氧化氮，降低溶液中二氧化氮的浓度得到溶液中二氧化氮浓度大的A、二氧化氮浓度小的C和没有二氧化氮的B三组对比实验，由反应速率v(A)＞v(C)＞v(B)证明二氧化氮的浓度越大，对铜与硝酸的反应催化效果越好，从而说明二氧化氮对铜与硝酸的反应有催化作用；③由实验目的可知，向含有铜片的B溶液中加入亚硝酸钠后，亚硝酸钠与溶液中的硝酸反应生成亚硝酸，亚硝酸浓度增大，若铜片上立即生成气泡，反应持续进行证明亚硝酸对铜与硝酸的反应有催化作用；
(3)由铜与稀硝酸反应的方程式和反应①可知，若二氧化氮和亚硝酸参与反应，反应②和③中硝酸和亚硝酸应是反应的反应物，一氧化氮和二氧化氮是反应的生成物，则反应②可能为硝酸与亚硝酸反应生成二氧化氮和水，反应③可能为亚硝酸分解生成一氧化氮、二氧化氮和水或铜与硝酸、亚硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式为
NO＋HNO2＋H＋===2NO2＋H2O、2HNO2===NO＋NO2＋H2O(或Cu＋2HNO2＋2H＋===Cu2＋＋2NO＋2H2O等)。
答案： (1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (2)①Cu2＋
②排除通NO2带来的硝酸浓度增大的影响 鼓入N2可以带走溶液中的NO2，因此三份溶液中NO2的浓度A＞C＞B，反应速率随NO2浓度降低而减慢，说明NO2对该反应有催化作用 ③加入少量的NaNO2，B中铜片上立即生成气泡，反应持续进行
(3)②NO＋HNO2＋H＋===2NO2＋H2O
③2HNO2===NO＋NO2＋H2O(或Cu＋2HNO2＋2H＋===Cu2＋＋2NO＋2H2O等)
14．硝酸铁是一种工业和医药行业常用的原料，用作媒染剂、铜着色剂等。Fe(NO3)3·9H2O是浅紫色晶体，易溶于水、乙醇和丙酮。
Ⅰ.利用稀硝酸和铁屑制备硝酸铁。目前常见的生产流程如图所示。
(1)反应釜中原料是稀硝酸和细铁屑，反应的离子方程式是____________________。
硝酸需要过量，原因是________________________________________________。
(2)NOx会污染空气，不能随意排放，浓缩池中也会产生NO2，请用化学用语解释产生NO2的原因___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)冷却结晶后的硝酸铁晶体，最适宜用下列哪种试剂进行洗涤________。
A．水 B．四氯化碳
C．20%稀硝酸 D．乙醇
Ⅱ.利用工业废水制备硝酸铁。不锈钢酸洗废液中含有大量Fe、Cr、Ni等金属离子，可对不锈钢酸洗废液中的各金属元素进行分离，并利用分离的含铁物质制备硝酸铁，同时回收其他金属。
已知：①Cr(OH)3是两性氢氧化物。
②各金属离子沉淀的pH范围如下表所示：
Fe3＋ Cr3＋ Ni2＋
开始沉淀pH 1.5 4.6 6.7
完全沉淀pH 3.2 6.9 9.5
(4)分离出Fe3＋适宜的pH范围是________。
(5)请设计实验，继续从废液中分别分离出Cr元素和Ni元素____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： 反应釜中稀硝酸和Fe反应，方程式为4HNO3＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，NO可以与O2反应生成NO2，2NO＋O2===2NO2，NO与NO2通入碱液中被吸收；Fe(NO3)3溶液在120 ℃下浓缩，加入Fe(NO3)3晶种后结晶，经过离心分离得到Fe(NO3)3·9H2O。(1)根据分析，稀硝酸和Fe反应生成Fe(NO3)3、NO和H2O，离子方程式为Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；硝酸具有强氧化性，硝酸过量可以将Fe2＋完全氧化为Fe3＋，而且酸过量可以抑制Fe3＋的水解；(3)A.硝酸铁晶体溶于水，不能用水洗涤，A不符合题意；B.CCl4不溶于水，因此无法洗涤，B不符合题意；C.20%稀硝酸可以洗去硝酸铁表面较浓的硝酸，也可以抑制Fe3＋的水解，C符合题意；D.乙醇可以洗去水，但不能抑制Fe3＋的水解，D不符合题意；(4)调pH需要Fe3＋完全沉淀，Cr3＋不能沉淀，因此pH的范围是3.2≤pH<4.6；(5)利用Cr(OH)3是两性氢氧化物的性质，在溶液中加入过量NaOH，Cr3＋转化为CrO，Cr3＋＋4OH－===CrO＋2H2O，此时Ni2＋转化为Ni(OH)2沉淀，Ni2＋＋2OH－===Ni(OH)2↓，可将Ni(OH)2沉淀过滤出来从而分离出Ni元素，在剩余的溶液中加稀盐酸，调节至pH＝7～8，CrO转化为Cr(OH)3沉淀，过滤后分离出Cr元素。
答案： (1)Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O 防止生成Fe2＋，抑制Fe3＋水解
(2)4HNO34NO2↑＋2H2O＋O2↑
(3)C (4)3.2≤pH<4.6
(5)加入过量NaOH，Cr3＋＋4OH－===CrO＋2H2O，Ni2＋＋2OH－===Ni(OH)2↓，过滤后滤渣中可得Ni元素；再向滤液中加入稀盐酸，调节至pH＝7～8，CrO＋H2O＋H＋===Cr(OH)3↓，过滤，滤渣中可得Cr元素
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