课件25张PPT。第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响 丹麦物理学家玻尔 玻尔是丹麦著名的物理学家，曾获得过诺贝尔奖。第二次世界大战中，玻尔被迫离开将要被德国占领的祖国。为了表示他一定要返回祖国的决心，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在王水里，装于玻璃瓶中。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。你知道王水的成分吗？硝酸能将金质奖章溶解吗？3.了解如何减少氮氧化合物的排放，树立保护环
境的意识。1.掌握硝酸的物理性质和化学性质。（重点）2.了解人类活动对氮循环的影响，知道造成酸
雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题的原因。 （重点）一、硝酸的性质 硝酸的物理性质 （1）纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
（2）硝酸能以任意比溶于水。
（3）质量分数为69%的硝酸为浓硝酸；质量分数为95%以上的硝酸为发烟硝酸。1.物理性质反应物 现象或化学方程式与指示剂与金属氧
化物反应与盐反应与碱反应使紫色的石蕊试液变红2HNO3+CuO====Cu(NO3)2+H2O2HNO3 +CaCO3====
Ca(NO3)2 +CO2↑+ H2OHNO3+NaOH====NaNO3+H2O2.化学性质（1）具有酸的通性1.浓硝酸为什么常呈黄色？阴凉、避光（棕色试剂瓶）硝酸分解产生的二氧化氮气体溶于硝酸而使硝酸呈黄色（2）不稳定性2.如何保存硝酸？【提示】【提示】【想一想】（3）强氧化性：
①与金属反应（除Au和Pt外） 3Cu +8HNO3（稀）==== 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu +4HNO3（浓）==== Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O反应方程式：金属稀硝酸NONO2浓硝酸现象：浓硝酸与铜常温下即能反应，生成红棕色气
体和蓝色溶液。
稀硝酸与铜加热后反应，生成无色气体和蓝色溶液；
生成的气体与空气接触后，变为红棕色气体。2.实验室能否用硝酸与活泼的金属制取氢气？活泼金属不能与氧化性酸（硝酸）反应来制取氢气【提示】1.试写出铜与浓、稀硝酸反应的离子方程式Cu +4H++2NO3-（浓）==== Cu2++2NO2↑+2H2O
3Cu +8H++2NO3-（稀）==== 3Cu2++2NO↑+4H2O【提示】【学与用】【问题探究】一定量的浓硝酸里加入过量铜会发生
哪些变化? 反应停止后,如果在溶液中再加入足量稀盐酸会出
现什么情况?溶液中存在NO3-,它遇到H+后,会继续氧化铜,当然此时NO3-/H+的溶度较稀。3Cu + 8H+ + 2NO3- ==== 3Cu2+ +2NO↑+4H2O 将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全作用时，收集到气体为1.12L（标准状况）则所消耗的硝
酸的物质的量是（ ）
A.0.12mol B.0.11mol
C.0.10mol D.0.08molB 【及时巩固】3Cu+8HNO3(稀)= 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O X4X2XY8/3Y 2/3Yn(HNO3)=4×0.0225 +8/3×0.0075=0.11mol 1.92g铜粉 n(Cu)=0.03mol，
气体为1.12L n(气体)=0.05mol方法一 【深度分析】元素守恒法：
n(HNO3)=0.05+0.06=0.11mol1.92g铜粉，气体为1.12LCu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)== 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O n (HNO3)== n(氧化性) + n(酸性)n(氧化性)= 1.12/22.4 =0.05mol n(酸性) = 2×1.92/64 =0.06mol方法二 ③钝化
常温下，浓硝酸能使Fe、Al表面形成致密的氧化膜而钝化。④与还原性化合物反应
如与S2-、H2S、SO2、SO32-、Fe2+、I- 等反应。②与非金属的反应二、人类活动对氮循环和环境的影响 NONO2光化学烟雾酸雨——硝酸型酸雨酸雨的形成酸雨的危害水体富营养化——含氮、磷化合物的排放与还原性离子硝酸物理性质化学性质酸性不稳定性强氧化性与金属铜与单质碳钝化1.下列对于硝酸的认识，正确的是（ ）
A.硝酸露置于空气中，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.铁或铝与浓硝酸不反应CB3.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B2.长期放置的浓硝酸常显黄色，消除其黄色最
好的方法是( )
A.在光亮处放置 B.通入适量的空气
C.加入足量水 D.加入漂白粉4.（双选）将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、
稀硝酸反应，下列叙述正确的是（ ）
A.反应速率：两者相同
B.消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少
C.反应生成气体的颜色：前者深，后者浅
D.反应中转移的电子总数：前者多，后者少BC 一个人的行为模式决定他的心智思想，也就决定他的命运。硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响
（45分钟 100分）
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列做法中，不利于实现“天更蓝，水更清”目标的是( )
A．加高工厂的烟囱，使烟尘和废气远离地表
B．实施绿化工程，防治扬尘污染
C．减少汽车尾气排放
D．推广使用无磷洗涤剂
2．氯气是一种重要的工业原料。在工业上利用反应3Cl2＋2NH3====N2＋6HCl检查氯气管道是否漏气。下列说法正确的是( )
A．若管道漏气遇氨就会产生白雾
B．该反应利用了Cl2的强还原性
C．该反应属于氧化还原反应
D．生成1 mol N2有3 mol电子转移
3．用加热法可以分离的一组物质是( )
A．NH4Cl和Ca(OH)2 B．NH4HCO3和Na2O2
C．NH4Cl和NaCl D．I2和NH4Cl
4．将40 mL NO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管中，充分反应后试管中剩下20 mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为( )
A．2∶1 B．1∶3 C．3∶1 D．1∶1
5．在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．NO是该过程的中间产物
B．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
C．汽车尾气的主要污染成分包括CO2和NO
D．催化转化总反应为：
2NO+O2+4CO4CO2+N2
6．往浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是( )
A．颜色变浅 B．逐渐变为红色
C．没有改变 D．变为棕黄色
7．已知气体的摩尔质量越小，扩散速度越快。如图所示为气体扩散速度的实验，两种气体扩散相遇时形成白色烟环。下列关于物质甲、乙的判断正确的是( )
A．甲是浓氨水，乙是浓硫酸
B．甲是浓盐酸，乙是浓氨水
C．甲是浓氨水，乙是浓盐酸
D．甲是浓硝酸，乙是浓氨水
8．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1．68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是( )
A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL
9．下列除杂的操作方法，正确的是( )
A．NH3中混有水蒸气：通过装有浓硫酸的洗气瓶
B．NO中混有少量NO2气体：用水洗涤后再干燥
C．食盐中混有少量NH4Cl：加过量烧碱溶液后加热蒸干
D．硝酸混有少量硫酸：加适量BaCl2后再过滤
10．(双选)(能力提升题)某元素的单质与足量浓硝酸反应时，参加反应的单质与HNO3的物质的量之比为1∶4，则反应后的产物中，该元素的价态可能为( )
A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋4
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)利用如图所示装置收集以下7种气体(图中烧瓶的位置不得变化)
①H2 ②Cl2 ③CH4 ④HCl ⑤NH3 ⑥NO ⑦NO2
(1)若烧瓶是干燥的，则由B口进气收集的气体有_________(写序号)；
(2)若烧瓶充满水，可收集的气体有_________，这时气体由_________进入。
(3)若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体有_________________。
(4)若在烧瓶内装入浓硫酸使气体干燥，则可用此装置来干燥的气体有_______，这时气体由_________口进入。
12．(10分)NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的NO存在生物体内许多组织中，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，因而成为当前生命科学的研究热点，NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题：
(1)NO对环境的危害在于_________ (填字母)。
A．破坏臭氧层
B．高温下能使一些金属被氧化
C．造成酸雨
D．与人体血红蛋白结合
(2)在含Cu+的酶的活化中，亚硝酸根离子(NO2-)可转化为NO，写出Cu+和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式：___________________________。
(3)在常温下，把NO气体压缩到100个大气压，在一个体积固定的容器里加热到50 ℃，发现气体的压力迅速下降，压力降至略小于原压力的2/3就不再改变，已知其中一种产物为N2O，写出上述变化的化学方程式：__________________。
13．(14分)将红热的黑色固体单质甲放入一久置呈黄色的浓溶液乙中，充分反应后，产生由两种气体组成的混合气体A，A在常温下不与空气作用，将A做如下的实验：
(1)推断各物质的化学式：
甲：_________；乙：_________；丙：_________；
A：_________；B：_________；C：_________；D：_________。
(2)写出甲与乙反应的化学方程式：___________________________。
14．(14分)(能力提升题)某研究性学习小组的同学利用下图来验证某铜银合金完全溶解于浓硝酸时生成的气体除NO2外还含有NO，并测定合金中铜的质量分数。已知常温下NO2和N2O4混合存在，在低于0 ℃时几乎只有无色的N2O4晶体。
(1)写出A中铜与硝酸反应的一个化学方程式___________________________。
(2)反应前先打开A部分的活塞K1，持续通入一段时间的N2，理由是________
__________________________________________________________________，
若装置中缺少B部分，会影响验证的结果，其原因是_____________________
____________________________________。
(3)反应结束后，打开活塞K2，并通入O2，若有NO产生，则D产生的现象是____________________________________。
(4)实验测得的数据如下：合金质量15．0 g，13．5 mol·L-1 HNO3 40 mL；实验后A溶液：V=40 mL，c(H+)=1．0 mol·L-1，假设反应中硝酸无挥发也没有分解。则反应中消耗的HNO3物质的量为_________mol。
(5)利用A装置中反应后溶液也可确定铜的质量分数，方法是取出A中的反应后的溶液，向其中加入足量的__________________溶液，然后进行的操作步骤分别是___________________________。
答案解析
1．【解析】选A。加高工厂的烟囱并不能减少烟尘和废气的排放，因此不符合“天更蓝，水更清”目标。
2．【解析】选C。若管道漏气遇氨就会生成氯化铵，产生白烟。烟与雾的区别是：烟为固体小颗粒，雾为小液滴。因此A选项错误；通过分析化合价，氯元素的化合价降低，显示氧化性，氮元素化合价升高，显示还原性，因此B选项错误，C选项正确；生成1 mol N2时有6 mol电子转移，因此D选项错误。
3．【解析】选C。铵盐可与碱反应，因此选项A在加热时发生反应2NH4Cl+Ca(OH)2
2NH3↑+2H2O+CaCl2,加热不能用于分离两者的混合物。选项B中的NH4HCO3分解，且产生的H2O及CO2能与Na2O2反应，也无法达到分离的目的。碘在受热时升华，NH4Cl受热分解再重新化合后仍与碘混合，故选项D无法达到分离的目的。选项C，NH4Cl受热分解后可从体系中脱离，遇冷又重新化合为NH4Cl固体，从而达到与NaCl分离的目的。
4．【解析】选C。40 mL混合气体与水充分反应后试管中剩下20 mL气体，体积减少20 mL。由NO2与水反应的方程式可知：
3NO2+H2O====2HNO3+NO ΔV(减)
3 1 2
V(NO2) 20 mL
V(NO2)=30 mL 则V(NO)=40 mL-30 mL=10 mL
混合气体中NO2和NO的体积比为30 mL∶10 mL=3∶1
5．【解析】选D 。NO2是该过程的中间产物；NO和O2的反应不需要催化剂；汽车尾气的主要污染成分包括CO和NO。
6．【解析】选D。Fe2+和NO3-在溶液中可以大量共存，但加入稀盐酸后，NO3-在酸性条件下表现出强氧化性(即可认为H+与NO3-结合成了HNO3)，把Fe2+氧化为Fe3+，溶液由浅绿色变成棕黄色。
7．【解析】选C 。由题意可知甲、乙处液体均易挥发，且甲处挥发出气体的摩尔质量小于乙处挥发出气体的摩尔质量，故选C。
8．【解析】选A。根据电子转移守恒，可以知道铜在反应中失去的电子与O2得到电子的物质的量相等：
n(O2)=1．68 L/22．4 L·mol-1=0．075 mol
n(e-)=4n(O2)=4×0．075 mol=0．3 mol
n(Cu2+)=1/2n(e-)=0．15 mol
n(NaOH)=2n(Cu2+)=0．3 mol
则消耗NaOH溶液的体积=0．3 mol÷5 mol·L-1=0．06 L
故选A。
【规律方法】金属与硝酸反应的有关计算方法
(1)原子守恒：n(总的硝酸)=n(NO3-)+n(还原产物中氮原子)
(2)电子守恒：硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
(3)电荷守恒：Mn+和H+所带正电荷总数等于NO3-所带负电荷总数。
9．【解析】选B。A中浓硫酸也可以吸收氨气；C中过量NaOH会混入食盐中；
D中溶液会混入Cl-；只有B项是正确的。
10．【解析】选B、D。HNO3被还原生成NO2
(1)若为金属单质M：
====M(NO3)2+2NO2↑+2H2O
反应后M为＋2价。
(2)若为非金属单质M：
====MO2+4NO2↑+2H2O
反应后M为＋4价。
11．【解析】由B端进入适宜收集比空气重且不与空气中成分反应的气体，由A端进入适宜收集比空气轻且不与空气中成分反应的气体，当烧瓶装液体，洗气时气体从B端进，收集气体时气体从A端进。
答案：(1)②④⑦ (2)①③⑥ A
(3)①③⑤ (4)①②③④⑥⑦ B
12．【解析】(1)NO中N的化合价为+2，所以NO具有还原性，能被臭氧氧化；NO排放到空气中最终能被氧化成硝酸；同CO一样，NO也能与人体内的血红蛋白结合使人缺氧而死亡，但选项D不是NO对环境的危害。故答案为A、C。
(2)根据信息可得此反应中亚铜离子为还原剂、亚硝酸根离子为氧化剂、NO为还原产物、铜离子为氧化产物，再根据电子、电荷、原子守恒可得方程式：Cu++NO2-+ 2H+====Cu2++NO↑+H2O。
(3)据阿伏加德罗定律的推论可得方程式：3NONO2+N2O。
答案：(1)A、C
(2)Cu++NO2-+2H+====Cu2++NO↑+H2O
(3)3NONO2+N2O
13．【解析】中学阶段所学的黑色固体单质只有碳单质，因此甲为C；能够与红热的碳反应的，久置呈黄色的溶液为浓硝酸，因此乙为浓硝酸；碳与浓硝酸反应产生CO2与NO2，因此混合气体A为CO2与NO2的混合气体；CO2与NO2的混合气体通入水中后，NO2与水反应生成硝酸和难溶于水的NO，CO2在水中的溶解度不大，因此CO2与NO从水中逸出，与澄清石灰水反应生成CaCO3，因此B为CaCO3，C为NO；CO2与NO2的混合气体通过的水中含有HNO3，将单质丙放入其中，产生蓝色溶液D，中学阶段的蓝色溶液为含有Cu2+的溶液，因此该溶液为Cu(NO3)2。
答案:(1)C HNO3 Cu CO2与NO2
CaCO3 NO Cu(NO3)2
(2)C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
14．【解析】(1)随反应进行，浓硝酸会慢慢变稀，故发生的反应分为浓、稀两种情况。
(2)由于实验目的之一是检验有NO生成，而装置里有O2，故实验前应将装置内O2全部排出，另外因反应中一定有NO2生成，而NO2又易与H2O(l)反应，故必须先将水蒸气除去。
(3)若有NO产生则通入O2会有红棕色气体生成。
(4)硝酸总共为0．54 mol，反应后剩余0．04 mol，故反应的硝酸为0.5 mol。
(5)A中存在Ag+、Cu2+，可加入盐酸或NaCl溶液得到AgCl沉淀，然后过滤并洗涤除去所含的杂质离子，然后干燥称量即可。
答案：(1)Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O或3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑
(2)排除装置中的空气，防止干扰验证性实验 部分NO2与水作用生成NO干扰验证性实验
(3)有红棕色气体生成
(4)0.5
(5)盐酸(其他合理答案也可以) 过滤、洗涤、干燥、称量
课件50张PPT。第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响 1．掌握硝酸的物理性质和化学性质。
2．了解自然界中硝酸的形成过程。
3．了解人类活动对氮循环的影响，知道形成酸雨、光化学烟雾和水体富营养化等环境问题的原因。
4．了解如何减少氮氧化物的排放，树立环境保护的意识。1．硝酸的化学性质。
2．氮氧化物对环境的影响。一、硝酸
1．物理性质无色有刺激性易挥发液体2．化学性质
(1)酸性：硝酸具有酸的通性。
(2)不稳定性。
HNO3见光或受热易分解，化学方程式为：
_____________________________________。4HNO3 2H2O+4NO2↑+O2↑(3)强氧化性。HNO3与金属的反应Cu稀硝酸3Cu+8HNO3(稀)====
3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O浓硝酸Cu+4HNO3(浓)====
Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OFe、Al室温时浓硝酸可使铁、铝表面形成
_____________________与非金属的反应，
如碳4HNO3(浓)+C CO2↑+4NO2↑+2H2O致密的氧化膜而钝化3．用途
硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等，也是实验室里的重要化学试剂。二、人类活动对氮循环和环境的影响
1．含氮物质的来源及其危害化石燃料燃烧
植物体焚烧
土壤和动物排泄物
中含氮化合物的转化工业废水
生活污水
农业废水产物氮氧
化物危害与碳氢化合
物发生反应产生温室效应、光化学烟雾与水反应生成
硝酸和亚硝酸形成酸雨水体富营养化危害2．减少人类活动对氮循环和环境影响的措施
(1)控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。
(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力，如保护森林、植树造林等。1．浓硝酸为什么常是黄色？如何除去浓硝酸的黄色？
提示：浓硝酸易分解产生NO2，NO2溶于水显黄色；因为当NO2和O2体积比为4∶1时可发生如下反应：4NO2+O2+2H2O====4HNO3，故可向浓硝酸中通入空气或氧气消除浓硝酸的黄色。
2．较活泼金属与酸反应时一定有H2生成吗？
提示：不一定。非氧化性酸如盐酸、稀硫酸等与较活泼金属反应生成H2；而氧化性酸如浓、稀硝酸与金属反应一般不生成H2。硝酸的强氧化性
通过以下实验分析硝酸的氧化性，并完成相关问题。
【实验装置】【实验记录】1．铜、铁与盐酸和硝酸的反应有何不同？
【精讲点拨】盐酸只能与金属活动性顺序表中氢之前的金属反应，HCl中的氢元素表现氧化性因而生成氢气，而硝酸可以与除金、铂、钛之外的大多数金属反应，HNO3中氮元素表现氧化性因而生成NO或者NO2。
提示：(1)铜与盐酸不反应而与硝酸反应；
(2)铁与盐酸反应生成H2，而与硝酸反应生成NO或者NO2。2．Fe、Al在常温下不能溶于浓硝酸中，是因为Fe、Al不能与浓硝酸发生反应吗？
【精讲点拨】钝化有新物质生成，是化学变化，Fe、Al与浓硝酸在加热条件下剧烈反应，硝酸被还原为NO2。
提示：不是。Fe、Al等金属跟浓硝酸在常温下发生钝化现象，因而不能溶解，但是钝化不代表不反应，而是在浓硝酸的作用下Fe、Al表面形成了一层致密的氧化膜，阻止了反应的进一步发生；但在加热条件下可以剧烈反应。3．Fe与稀硝酸反应时的产物与二者的用量有何关系？
【思路分析】硝酸与铁反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，由于硝酸铁可与铁反应生成硝酸亚铁，因此铁过量时生成硝酸亚铁、一氧化氮和水。
提示：硝酸过量：Fe+4H++NO3-====Fe3++NO↑+2H2O；
铁过量：3Fe+8H++2NO3-====3Fe2++2NO↑+4H2O。4．金属与硝酸的反应中，硝酸起什么作用？分别是如何体现的？
【思路分析】金属与硝酸反应时，一部分硝酸表现氧化性，生成NO或者NO2，一部分硝酸表现酸性，生成金属硝酸盐。
提示：(1)强氧化性：HNO3中+5价的氮元素有很强的得电子能力，如将Fe氧化为高价态的Fe3+。
(2)酸性：生成了盐类物质，如Fe(NO3)3、Al(NO3)3。1．有关硝酸的性质总结
(1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性，又表现酸性，参加反应的硝酸部分被还原，还有一部分仍以NO3-形式存在。
(2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物,最终溶液中仍有NO3-。
(3)硝酸根在酸性条件下具有强氧化性。如硝酸在与金属反应完后，溶液中仍然有硝酸根离子存在，当金属剩余时，再加入H+，金属仍会溶解。
(4)稀硝酸的还原产物不一定都是NO，随着硝酸浓度的变化，其还原产物也会变化。2．硝酸与金属反应的一般规律
(1)金属与硝酸反应一般不生成H2，浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO，极稀的硝酸可被还原成NH3，生成NH4NO3。
(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。(3)金属与硝酸反应的一般通式。
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 表现酸性的HNO3占
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 表现酸性的HNO3占 生成硝酸盐。【典题训练】
将1．92 g铜置入一定量的浓硝酸中，并微热，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时(铜片完全消失)，共收集到1．12 L气体(标准状况)：
(1)收集到的气体中含有__________。
(2)反应中被还原的HNO3的物质的量是_________ mol。
(3)将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O2，使其充分反应，若要使水恰好充满容器，理论上需要通入O2的体积(标准状况)是_________L。【解题指南】解答该类题目需要注意以下问题：
(1)浓硝酸与金属反应时，随着反应的进行硝酸的浓度会逐渐降低。
(2)硝酸与金属反应时，既表现了氧化性又表现了酸性。
(3)反应遵循质量守恒和电子转移守恒。【解析】(1)浓硝酸与铜反应生成NO2，随着硝酸浓度的降低，生成气体颜色变浅，说明有NO生成；
(2)根据氮原子守恒可知，被还原的HNO3的物质的量与生成的NO2、NO的总物质的量相等，因此为1．12 L/22．4 L·mol-1 =0．05 mol;(3)设需通入氧气的体积为x，由电子守恒，可得：
2Cu ～ O2
128 g 22．4 L
1．92 g x
128 g∶22．4 L=1．92 g∶x
x=(1．92 g×22．4 L)÷128 g=0．336 L。
答案：(1)NO2、NO (2)0．05 (3)0．336【互动探究】上述反应过程中未被还原的硝酸的物质的量是多少？
提示：反应消耗的硝酸分两部分，一部分表现氧化性被还原，其物质的量为0．05 mol；另一部分表现酸性生成Cu(NO3)2,根据铜原子守恒可知：Cu(NO3)2的物质的量=1．92 g/64 g·mol-1 =0．03 mol,则消耗硝酸为0．03 mol×2=0．06 mol。一、选择题
1．环境污染问题越来越受到人们的关注，造成环境污染的主要原因大多是由于人类生产活动中过度排放有关物质引起的。下列环境问题与所对应的物质不相关的是( )
A．温室效应——二氧化碳 B．酸雨——二氧化碳
C．臭氧层破坏——氟氯烃 D．光化学烟雾——二氧化氮
【解析】选B。酸雨的形成主要与氮氧化物和二氧化硫有关，而与二氧化碳无关。2．(双选)在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入下列哪种固体粉末，铜粉可溶解( )
A．FeCl2 B．Fe2O3 C．Zn D．KNO3
【解析】选B、D。A中FeCl2与铜不反应；B中Fe2O3溶于稀硫酸得到Fe2(SO4)3，Fe2(SO4)3可与铜反应；C中Zn溶于稀硫酸反应生成的ZnSO4不与铜反应；D中KNO3在酸性条件下可以与铜反应。3．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( )
A．N2 B．NO2 C．NH3 D．NO
【解析】选C。由题意可知，NH3经连续氧化生成NO2，NO2与水反应生成HNO3可以与NH3生成易溶于水的盐——NH4NO3。故选C。4．“绿色化学实验”已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是( )①实验室收集氨气采用图1所示装置
②实验室中做氯气与钠的反应实验时采用图2所示装置
③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验
④实验室中采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A．②③④ B．①②③
C．①②④ D．①③④【解析】选C。“绿色化学实验”的含义是对环境没有污染。图1装置中的水可以吸收多余的氨气，图2中浸有碱液的棉球可以吸收剩余的氯气，图3中的气球可以收集反应生成的NO气体，而实验③中浓盐酸与浓氨水均可以对环境造成污染。故选C。5．某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只有单一的还原产物。当参加反应的金属与被还原的HNO3的物质的量之比为2∶1时，还原产物是( )
A．NO2 B．NO C．N2O D．N2【解析】选C。本题主要考查HNO3的氧化性和运用数学工具解决化学问题的能力。由于金属未知，HNO3浓度范围未知，此题的突破口应在“还原产物单一”、“单质与被还原的HNO3的物质的量之比为2∶1”上，应用氧化还原反应中电子转移守恒来解题。设氧化产物中金属的化合价为+n，HNO3的还原产物中N的化合价为x，则：2×(n-0)=1×(5-x)，即x=5-2n。讨论：①当n=1时，x=3，为N2O3，未在选项中出现。②当n=2时，x=1，为N2O,选项C符合题意。③当n=3时，x=-1，无此价态氮的化合物。由于金属阳离子一般不出现+4价或以上的价态，故不再讨论。6．(2012·山东高考)下列由相关实验现象所推出的结论正确的是( )
A．Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性
B．向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀，说明该溶液中一定有SO42-
C．Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应
D．分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者易溶于水【解析】选D。A项，二者漂白的原理不同，前者属于氧化型，后者属于化合型，因此不能说明SO2具有氧化性，A错；B项，溶液中也可能含有SO32-，B错；C项，铁与硝酸发生的不是置换反应，C错误。
7.某稀溶液中含有Fe(NO3)3、
Cu(NO3)2、HNO3，若向其
中逐渐加入铁粉，溶液中
Fe2+的浓度与加入铁粉的
物质的量之间的关系如图所示。则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量浓度之比为( )
A．1∶1∶4 B．1∶3∶1
C．3∶3∶8 D．1∶1∶1【解析】选A。因为氧化性：HNO3>Fe3+>Cu2+，所以加入铁粉时铁粉依次与HNO3、Fe3+、Cu2+反应。
(1)在图中横坐标O～1阶段发生如下反应：
Fe + 4HNO3(稀)====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
1 mol 4 mol 1 mol
所以原溶液中有4 mol HNO3，生成1 mol Fe(NO3)3；(2)在图中横坐标1～2阶段发生如下反应：
Fe + 2Fe(NO3)3====3Fe(NO3)2
1 mol 2 mol
该阶段中加入1 mol Fe，消耗2 mol Fe(NO3)3，故原溶液中Fe(NO3)3的物质的量为2 mol- 1 mol=1 mol；
(3)在图中横坐标2～3阶段，发生如下反应：
Fe + Cu(NO3)2====Fe(NO3)2+Cu
1 mol 1 mol
所以原溶液中Cu(NO3)2为1 mol，故Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物质的量浓度之比为1∶1∶4。二、非选择题
8．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====NH4NO39．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态)，F是一半空的注射器。请回答有关问题：
(1)设计装置A的目的是________________________________；
为达到此目的，应进行的操作是_______________________。
(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是___________________。
(3)装置E和F的作用是_______________________________。
(4)装置D的作用是__________________________________。【解析】(1)利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气赶尽，避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰。当观察到装置C中产生白色沉淀时说明CO2已充满装置。
(2)铜与稀硝酸反应方程式为：3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑ +4H2O，可以观察到铜丝上有无色气体生成，溶液逐渐变蓝色。
(3)将注射器F中的空气推入E中或将E中的无色气体吸入到注射器中会有红棕色NO2生成。
(4)NaOH溶液可以吸收氮氧化物防止污染，球形干燥管兼有防倒吸功能。答案：(1)排尽装置内空气防止干扰打开K，且打开分液漏斗活塞，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K
(2)铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上仍为无色，溶液变为蓝色
(3)验证反应生成的无色气体为NO
(4)吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有防止倒吸的功能10．在浓硝酸中放入适量铜片：
(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12．8 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(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是
___________________________________________________。【解析】(1)浓硝酸与铜片反应的化学方程式为：
Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(2)铜跟浓硝酸反应时，随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应最后阶段发生的是铜与稀硝酸的反应。
(3)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+，又生成了HNO3，故又会有Cu溶解。(4)产生的5．6 L气体是NO2和NO的混合气体。根据N原子守恒可算出被还原的HNO3的物质的量，再根据Cu的量可算出显酸性的HNO3的物质的量［Cu反应后转化为Cu(NO3)2,故显酸性的HNO3的物质的量应为Cu的物质的量的2倍］。消耗HNO3的总物质的量=起酸作用的HNO3的物质的量+被还原(起氧化作用)的HNO3的物质的量。铜的物质的量为：12．8 g/64 g·mol-1=0．2 mol，起酸性作用的HNO3的物质的量为：0．2 mol×2=0．4 mol，NO2和NO的总物质的量为：5．6 L/22．4 L·mol-1=0．25 mol，则起氧化作用的HNO3(即被还原的HNO3)总物质的量为0．25 mol，故总共消耗的硝酸的物质的量为：0．4 mol+0．25 mol=0．65 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)加入稀硫酸后，H2SO4电离出H+，与原溶液中的NO3-构成强氧化性条件(即相当于溶液中又生成了稀硝酸)，因此Cu又会溶解，铜片上产生气泡
(4)0．65 mol课件58张PPT。第3课时
硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响一、硝酸
1.物理性质:
其中质量分数为____以上的浓硝酸称为发烟硝酸。无液刺激性易95%【微点拨】发烟硝酸形成的其实不是“烟”而是“雾”,即挥发出来的HNO3分子与空气中水分子结合成的小液滴。2.化学性质:
(1)酸的通性:硝酸在水溶液中可以电离出H+,具有酸的通性。
电离方程式:________________。
(2)不稳定性。
①不稳定性:浓硝酸受热或见光易分解,化学方程式为
__________________________________。
②保存方法:保存在_____试剂瓶里,放置在阴凉处。4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O棕色HNO3====H++(3)强氧化性。
①与金属的反应
a.钝化:常温下,浓硝酸可以使铁、铝的表面形成一层致密而坚固的氧化膜,阻止浓硝酸继续与铁、铝发生反应。
【微点拨】金属的“钝化”属于化学变化。 b.与铜的反应。蓝无红棕蓝红棕8HNO3(稀)+3Cu====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O4HNO3(浓)+Cu====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O8H++2 +3Cu====3Cu2++2NO↑+4H2O4H++2 +Cu====Cu2++2NO2↑+2H2O②与非金属(如碳)的反应:
化学方程式:___________________________________。
3.用途:硝酸是一种重要的化工原料,可用于制造炸药、染料等,也是实验室里重要的化学试剂。4HNO3(浓)+C CO2↑+4NO2↑+2H2O二、人类活动对氮循环和环境的影响
1.含氮物质的来源:
(1)_________的燃烧。
(2)植物体的焚烧。
(3)农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。
(4)工业废水、生活污水、农田灌溉以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。化石燃料2.危害:
(1)氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生___________。
(2)氮氧化物与水反应生成硝酸和亚硝酸,形成_____。
(3)工业废水和农业废水排放造成水体_________。
3.减少人类活动对氮循环和环境影响的措施:
(1)控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。
(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力,如保护森林、植树造林等。光化学烟雾酸雨富营养化【自我小测】
1.思考辨析:
(1)铜片加入稀硝酸后有H2生成。 ( )
分析:×。铜与稀硝酸反应不生成H2,应生成NO。
(2)向浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液,溶液变红色。 ( )
分析:×。浓硝酸有强氧化性,可使石蕊溶液褪色。(3)浓硝酸常呈黄色,说明浓硝酸不稳定。 ( )
分析:√。浓硝酸见光易分解,生成的NO2溶于硝酸中使溶液呈黄色。
(4)硝酸可以与金属反应但不能与非金属反应。 ( )
分析:×。硝酸既可以与金属反应也可以与碳等非金属反应。 2.对于硝酸的物理性质,下列叙述中不正确的是 ( )
A.可以与水以任意比例互溶
B.不易挥发
C.有刺激性气味
D.质量分数在95%以上的硝酸为发烟硝酸
【解析】选B。硝酸是一种易挥发的液体。3.(LK必修1·P83改编)可以不用棕色瓶保存的试剂是 ( )
A.浓盐酸 B.氯水 C.浓硝酸 D.氨水
【解析】选A。见光易分解的物质常放入棕色瓶中保存。4.下列块状金属在常温时,能全部溶于足量浓硝酸的是 ( )
A.Au B.Cu C.Fe D.Al
【解析】选B。金与浓硝酸不反应;常温下,铝、铁在浓硝酸中会发生钝化,因而不能溶于浓硝酸。5.下列反应中,硝酸既表现了氧化性又表现了酸性的是 ( )
A.C+浓硝酸 B.Cu+稀硝酸
C.CuO+浓硝酸 D.NaOH+HNO3
【解析】选B。浓硝酸与C反应只表现氧化性,与CuO、NaOH反应只表现酸性,稀硝酸与Cu反应生成NO表现氧化性,生成Cu(NO3)2表现酸性。一、硝酸的强氧化性
思考探究:
3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ①
C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O ②
分析上述化学方程式,思考下列问题:
(1)上述两个反应是否属于氧化还原反应?
(2)在反应①中,硝酸表现出哪些性质?在反应②中呢?【归纳总结】
硝酸强氧化性的表现
1.硝酸与金属的反应:通常浓硝酸与金属反应生成的气体主要是NO2,稀硝酸与金属反应生成的气体主要是NO,硝酸与金属反应无H2生成。
(1)能与除Au、Pt外的绝大多数金属反应。如
2HNO3(浓)+Ag====AgNO3+NO2↑+H2O,
4HNO3(稀)+3Ag====3AgNO3+NO↑+2H2O,
4HNO3(稀)+Fe====Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。(2)硝酸与Fe、Al的反应。
①Fe、Al等金属跟浓硝酸、浓硫酸在常温下反应产生钝化现象。钝化有新物质生成,是化学变化。 ②稀硝酸与铁反应。2.硝酸与非金属反应:能与部分还原性较强(或氧化性较弱)的非金属单质(如碳、硫、磷等)反应,将其氧化成含氧酸或酸性氧化物,硝酸完全被还原成低价氮的化合物。如
S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O,
P+5HNO3(浓) H3PO4+5NO2↑+H2O。3.硝酸与还原性化合物反应:浓硝酸能与部分还原性化合物(如亚铁盐、亚硫酸盐、硫化物、碘化物等)反应。稀硝酸的氧化性较弱,一般认为不能氧化非金属。如
6I-+2N +8H+====3I2+2NO↑+4H2O。【拓展深化】
1.硝酸氧化性的强弱:硝酸的浓度越大,其氧化性越强。
2.硝酸的还原产物:浓硝酸的还原产物为NO2,稀硝酸的还原产物为NO,足量铜与一定量的浓硝酸反应,还原产物是NO2与NO的混合物。
3.离子共存:酸性条件下,N 与Fe2+、S2—、I-等还原性离子不能大量共存。【典题训练】用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜:
①铜跟浓硝酸反应;②铜跟稀硝酸反应;③铜跟氧气反应生成氧化铜,氧化铜再跟稀硝酸反应。
以下叙述正确的是 ( )
A.三种途径所消耗铜的物质的量不相等
B.三种途径所消耗硝酸的物质的量相等
C.所消耗铜的物质的量:途径③>途径①>途径②
D.所消耗硝酸的物质的量:途径①>途径②>途径③【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)各途径中硝酸在反应中表现出的性质。
(2)被还原的硝酸与还原产物的关系。【解析】选D。①、②、③反应的化学方程式如下:
①Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
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,但消耗硝酸的物质的量不相同,途径①消耗HNO3最多,途径②次之,途径③消耗HNO3最少。通过比较可以看出,生成Cu(NO3)2时途径③效果最佳,既不造成污染又能提高HNO3的利用率。【互动探究】(1)上述三个途径与参加反应但未被还原的硝酸的物质的量有何关系?
提示:相等。因为要制取相同质量的硝酸铜,参加反应但未被还原的硝酸的物质的量均为硝酸铜物质的量的2倍。(2)若用CuO、Cu2O分别与稀硝酸反应制取等量硝酸铜,消耗硝酸的物质的量有何关系?
提示:CuO与硝酸反应时,硝酸只表现酸性,而Cu2O与硝酸反应时,硝酸既表现酸性,又表现氧化性,因此制取等量硝酸铜时,后者消耗的硝酸的物质的量多。 【对点训练】
1.(2015·株洲高一检测)下列说法不正确的是 ( )
A.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不
溶解
B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体的水溶液一定显碱性
C.铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H++2N ====3Cu2++2NO↑
+4H2O
D.HNO3→NO→NO2各步变化均能通过一步实现【解析】选A。A项中加入Cu(NO3)2固体后,Cu和H+、N 发生反
应:3Cu+8H++2N ====3Cu2++2NO↑+4H2O,故该项不正确;使湿润的红
色石蕊试纸变蓝的气体的NH3,该气体水溶液显碱性,B正确;铜与稀硝
酸反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O,离子方程式为3Cu+2N +8H+====
3Cu2++2NO↑+4H2O,C正确;稀硝酸与Cu反应可以生成NO,NO与O2反应生
成NO2,D正确。2.关于硝酸的说法正确的是 ( )
A.Cu可以溶解在浓硝酸中并生成NO
B.浓硝酸不能与非金属单质反应
C.硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮元素得电子
D.常温下,向浓硝酸中投入铁片,会产生大量的红棕色气体【解析】选C。Cu与浓硝酸反应生成NO2,A项错误;浓硝酸可以与非金属单质反应,B项错误;常温下,Fe遇浓硝酸钝化,不会产生大量NO2,D项错误。【补偿训练】单质分别与浓硝酸混合出现的情况依次是①反应生成相应的硝酸盐;②反应生成最高价含氧酸;③单质呈钝化态;④不发生反应。符合上述要求的单质组是 ( )
A.Cu、Si、Zn、Au
B.Ag、P、Al、Pt
C.Fe、C、Sb、Hg
D.Cu、S、Fe、Pb【解析】选B。浓硝酸在常温下使铁、铝钝化,故排除A、C两项;浓硝酸不能与Au、Pt反应,但它能与绝大多数金属反应,故排除D。二、硝酸与金属反应的有关计算
典题探究:1.(2015·南京高一检测)向21.6 g铁粉和铜粉的混合物中加入1 L 1 mol·L-1HNO3溶液,充分反应,放出NO气体且金属有剩余,则反应后溶液中c(N )为(忽略溶液体积的变化) ( )
A.0.45 mol·L-1 B.0.6 mol·L-1
C.0.75 mol·L-1 D.0.9 mol·L-1【解题指南】解答本题需注意以下3点:
(1)硝酸在反应中表现酸性和氧化性。
(2)有金属剩余时溶液中铁元素的价态只能为+2价。
(3)反应前后氮元素守恒。【解析】选C。由于反应后有金属剩余,故反应后所得溶液中不可能
含有Fe3+,生成物中金属离子均为+2价。设金属为M,生成的硝酸盐
为M(NO3)2,根据氧化还原反应中元素化合价变化和升降法配平得
3M+8HNO3(稀)====3M(NO3)2+2NO↑+4H2O,HNO3在反应中有1/4被还原
生成NO气体,其余的3/4均在溶液中,即反应后溶液中c(N )为
0.75 mol·L-1。2.某溶液100 mL,其中含硫酸0.03 mol,硝酸0.04 mol,若在该溶液中投入1.92 g铜粉微热,反应后放出一氧化氮气体约为( )
A.0.02 mol B.0.01 mol C.0.015 mol D.无法计算【解析】选A。对于本题分析应从整体出发,分析实际参与反应的微粒
(考虑到离子),混合酸中含有的微粒是H+、N 、S ,当投入Cu时,
发生反应:3Cu+8H++2N ====3Cu2++2NO↑+4H2O,求出Cu、H+、N
的物质的量分别为0.03 mol、0.1 mol、0.04 mol,可知Cu不足,因此
生成的NO应按Cu计算,其物质的量为0.02 mol,选A。【归纳总结】
硝酸与金属反应的计算
1.常用解题方法:
(1)电子守恒:硝酸与金属反应属于氧化还原反应,氮原子得到的电子
数等于金属失去的电子数。
(2)原子守恒:硝酸与金属反应时,一部分以N 的形式存在,另一部
分转化为还原产物,这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的HNO3
中氮原子的物质的量相等。(3)电荷守恒:反应后溶液中:c(N )=c(Mx+)+c(H+)。
(4)利用离子方程式计算:硝酸与H2SO4混合液跟金属的反应,当金属足量时,不能用HNO3与金属反应的化学方程式计算,应用离子方程式计算,因为生成的硝酸盐中的N 借助H+仍能继续与金属反应。 2.基本题型:
(1)硝酸与金属反应时,既表现强氧化性又表现强酸性,可由金属与硝酸反应的关系,求还原产物的化学式(或元素化合价)或物质的量,以及HNO3的物质的量等。(2)浓硝酸与Cu反应时,若Cu过量,反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2,但随着反应的进行,硝酸变稀,其还原产物为NO,最终应得到NO2与NO的混合气体,可利用守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。硝酸与其他金属(过量)反应的情况与此类似。 【警示】(1)硝酸与金属反应时,无论是浓硝酸还是稀硝酸,还原产物的物质的量与被还原的硝酸物质的量相等。
(2)金属与一定量浓硝酸反应时,还原产物通常为NO2和NO的混合物。 【拓展深化】原子守恒法在硝酸与金属有关计算中的应用
(1)足量稀硝酸(以铜为例):
n(反应HNO3)=n(被还原HNO3)+n(未被还原HNO3)=n(NO)+2n(Cu2+)
(2)足量浓硝酸(以铜为例):
n(反应HNO3)=n(被还原HNO3)+n(未被还原HNO3)=n(NO2)+2n(Cu2+)(3)一定量浓硝酸(以铜为例):
n(反应HNO3)=n(被还原HNO3)+n(未被还原HNO3)=n(NO2)+n(NO)+2n(Cu2+)
(4)未知浓度的硝酸(以铜为例):
n(反应HNO3)=n(被还原HNO3)+n(未被还原HNO3)=n(气体)+2n(Cu2+) 【对点训练】
(2015·宁德高一检测)9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应,
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-1,此时溶液中N 的浓度
为 ( )
A.0.3 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1【解析】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(N )=0.3 mol,溶液的c(HNO3)=c(H+)=
0.1 mol·L-1,其中含n(N )=0.1 mol,溶液中N 的总浓度为
0.4 mol·L-1。【补偿训练】(2015·广州高一检测)某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是 ( )A.原混合酸中N 物质的量为0.1 mol
B.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+====3Fe2+,BC段产生氢气
C.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
D.H2SO4浓度为2.5 mol·L-1【解析】选A。关键看图,铁粉既能和硝酸反应也能和硫酸反应,从题
干图看出(注意只是第二份100 mL)OA段产生的是NO,AB段的反应为
Fe+2Fe3+====3Fe2+,BC段产生氢气,反应为Fe+2H+====Fe2++H2↑,可知
N 反应完了,第二份中N 应为 ×3÷3=0.1 mol,溶液中
最终溶质为FeSO4,此时反应的铁的质量是14.0 g,即0.25 mol,故原混
合酸中H2SO4浓度为0.25 mol/0.1 L=2.5 mol·L-1,N 物质的量为
0.2 mol,所以选A。稀硝酸与铜反应实验的改进【合作探究】
分析上述甲、乙两套装置,回答下列相关问题。
1.在甲图所示装置中加入铜片和稀硝酸,然后立即用蘸有NaOH溶液的棉花封住管口,以探究铜与稀硝酸的反应。分析该实验装置有何缺点。
提示:试管内有空气残留,很难观察到有无色NO气体生成,同时也很难控制反应的进行。2.某同学设计如乙图所示装置来探究铜与稀硝酸反应生成的气体。请思考以下几个问题:
(1)如何让装置内不残留空气?
提示:打开分液漏斗的活塞,沿U形管右端加入稀硝酸至U形管左端充满溶液,及时关闭活塞。(2)如何使反应停止?
提示:反应生成的气体会使U形管左侧液面下降,一旦铜丝圈与溶液脱离接触,反应即自动停止。 (3)如何证明反应生成的气体是NO而不是H2?
提示:打开分液漏斗的活塞,此时U形管右侧液面下降。左侧液面上升,无色气体进入分液漏斗后变成红棕色,证明生成的无色气体是NO。
(4)如何防止反应生成的气体污染空气?
提示:可以用蘸有NaOH溶液的棉花封在分液漏斗的上端。【探究总结】
1.甲装置中生成的NO接触到试管内残留的空气会立即变成红棕色,易造成反应产物判断错误。
2.乙装置使用U形管,可以将空气排尽,有利于观察生成气体的颜色,同时使用分液漏斗,也易于进一步验证气体的成分。3.乙装置利用反应自身生成气体使得装置内压强增加,固液反应物脱离接触,反应随即自行停止,节约药品、污染少。该装置还可以设计为“随开随用、随关随停”的气体发生装置,如图所示。硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响
(25分钟·50分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题4分,共32分)
1.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是 ( )
A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
【解析】选D。A项,浓硝酸因有酸性而使紫色石蕊溶液变红色,又因浓硝酸的强氧化性而使其褪色。B项,因稀硝酸有强氧化性,与锌反应不产生H2。C项,因浓硝酸不稳定,见光或受热易分解,因此应用棕色瓶盛装,避光保存。D项,硝酸使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去,是因为硝酸将氢氧化钠中和。
2.(2015·株洲高一检测)下列离子方程式错误的是 ( )
A.烧碱溶液与氯气的反应
2OH-+Cl2H2O+ClO-+Cl-
B.盐酸溶液与硝酸银溶液反应
Cl-+Ag+AgCl↓
C.少量铜屑放入浓硝酸溶液中
Cu + 4H++2NCu2++ 2NO2↑+2H2O
D.将稀硫酸滴在铜片上
Cu+2H+Cu2++H2↑
【解析】选D。铜与稀硫酸不会发生反应,所以D不正确。
【互动探究】(1)若将C选项改为铜屑与少量浓硝酸,反应的离子方程式有变化吗?
提示:有变化。铜与少量浓硝酸开始的反应为Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O,随着反应的进行,硝酸浓度变小后的反应为3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O。
(2)若将D选项的“稀硫酸”改成“稀硝酸”是否正确?为什么?
提示:不正确。稀硝酸与铜反应不生成氢气而生成NO。
3.将3.2 g Cu跟30.0 mL 10.0 mol·L-1的HNO3充分反应,还原产物有NO和NO2,若反应后溶液中有amol H+,溶液中含N的物质的量为 ( )
A.0.5amol B.(0.1+a)mol
C.0.1amol D.2amol
【解析】选B。由反应后溶液中含H+知HNO3过量,Cu全部反应,根据溶液中的电荷守恒,则n(N)=n(H+)+2n(Cu2+),n(Cu2+)==0.05 mol,所以n(N)=amol+0.05 mol×2=(a+0.1)mol。
4.下列反应中,硝酸既表现氧化性,又表现酸性的是 ( )
A.使石蕊溶液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2和H2O
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与硫单质混合共热时生成硫酸和NO2
【解析】选B。在反应A、C中,硝酸使指示剂变色、与弱酸盐反应均表现出酸性,在B、D中硝酸中氮元素的化合价均降低表现出氧化性,并且在B项中又有Cu(NO3)2和H2O生成,说明在此反应中硝酸还表现出酸性,故正确答案为B。
5.(2015·开封高一检测)下列对尾气处理的措施中不符合实际的是 ( )
A.使用尾气催化转化器来减少汽车尾气中氮氧化物的排放
B.用石灰乳吸收合成氨工业尾气
C.用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气
D.回收炼铁高炉气中的CO来作燃料
【解析】选B。合成氨工业尾气中的氨气与石灰乳不发生反应,在碱性溶液中氨气的溶解度也较小,应该用酸溶液吸收氨气。
6.(2015·上海高一检测)在一定温度下,32 g金属铜与足量某浓度的硝酸完全反应,生成NO2和NO的物质的量之比为1∶3,则反应过程中转移的电子为 ( )
A.1 mol B.2 mol C.3 mol D.4 mol
【解析】选A。因反应中硝酸足量,故32 g铜完全反应,故转移电子为×2=1 mol。
7.某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只有单一的还原产物。当参加反应的金属与被还原的硝酸的物质的量之比为2∶1时,还原产物是 ( )
A.NO2 B.NO C.N2O D.N2
【解析】选C。设金属的化合价为+n,硝酸的还原产物中氮的化合价为+x,则由得失电子守恒得:2×(n-0)=1×(5-x),即x=5-2n。
讨论:①当n=1时,x=3,硝酸的还原产物为N2O3;
②当n=2时,x=1,硝酸的还原产物为N2O;
③当n=3时,x=-1,不合理,舍去。
由于金属离子一般不出现+4以及以上的价态,故不再讨论。故正确答案为C。
8.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收并生成硝酸,若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是 ( )
A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL
【解析】选A。O2为氧化剂,Cu为还原剂,HNO3仅仅发生了复分解反应,n(Cu)=2n(O2)=0.15 mol,n(NaOH)=2n(Cu)=0.3 mol,V(NaOH)==
0.06 L=60 mL,故选A。
二、非选择题(本题包括2小题,共18分)
9.(9分)(2015·西安高一检测)硝酸是一种具有强氧化性、强腐蚀性的无机酸,在储运过程中要严防泄漏。回答下列有关问题:
(1)硝酸是一种强酸,并且具有强的氧化性,一般在运输浓硝酸时采用的储藏罐材料是 (填序号)。
①铁 ②铜 ③铝 ④陶瓷
(2)对于硝酸的泄漏事故,必须采取正确的处理方法,由于硝酸泄漏出后与其他物质发生反应,放出大量的热,可能会导致车轮胎等着火,甚至可能会引发油罐爆炸,故要及时用水降温,另外可以在地面铺撒 (填①氯化钙 ②熟石灰 ③生石灰 ④石灰石粉末 ⑤氯化钠),目的是 。
用铁粉可以吗? ,原因是? 。
(3)硝酸本来无色,但硝酸有挥发性,挥发出来的硝酸遇空气中的水蒸气形成白雾,白雾的成分是 。而实际情况并非如此,从硝酸泄漏现场可以看到大量的红棕色气体弥漫,该红棕色气体的成分是 ;用化学方程式表示产生这种现象的原因?? 。
【解析】(1)铝、铁遇到冷的浓硝酸和浓硫酸发生钝化。(2)对于硝酸泄漏事故的处理除用水外,还必须在有酸的地面铺撒碱性物质,一般用石灰乳,可以起到中和的作用,但不能用金属处理,原因是金属能够与硝酸反应产生氮的氧化物,会造成二次污染。(3)硝酸泄漏后,由于用水对铝罐进行降温处理,故浓硝酸变为稀硝酸,稀硝酸继而与铝等金属反应,产生了大量的二氧化氮气体,所以硝酸泄漏现场会有大量红棕色的气体弥漫。
答案:(1)①③
(2)②③④ 消耗地面上的酸 不可以 铁粉与稀硝酸(因为用水降温,对泄漏的硝酸起到了稀释的作用)反应产生氮的氧化物,会造成二次污染
(3)硝酸液滴 二氧化氮
Al+6HNO3Al(NO3)3+3NO2↑+3H2O(其他合理答案也可)
10.(9分)(2015·南昌高一检测)某兴趣小组设计出如右图所示的装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验,以探究化学实验的“绿色化学”。
(1)实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c,其目的是 。
(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸。c中反应的化学方程式是 。
再由a向c中加2 mL蒸馏水,c中的实验现象是? 。
(3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是 。理由是 。
方案
反应物
甲
Cu、浓硝酸
乙
Cu、稀硝酸
丙
Cu、O2、稀硝酸
(4)此实验的不足之处是 。
【解析】(1)连接好一整套装置,关闭分液漏斗活塞,把出气导管液封,加热发生装置,显然是为了检验装置的气密性。
(2)铜片与2 mL浓硝酸发生反应的化学方程式是Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+
2NO2↑+2H2O,再加入2 mL蒸馏水,硝酸浓度变小,反应物浓度降低,反应减慢,同时产物气体由NO2变为NO,故装置中气体颜色变浅。
(3)从题表中制取硝酸铜的三种方案可以看出:丙方案消耗反应物硝酸最少(只起酸性作用),且不产生NO、NO2等污染性气体,是体现绿色化学理念的最佳方案。
(4)气体和溶液反应,尾气不一定被完全吸收,故还需要增加尾气吸收装置。
答案:(1)检验装置气密性
(2)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
反应变缓,气体颜色变浅 (3)丙 耗酸量最少,无污染
(4)没有处理尾气
(30分钟·50分)
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)
1.下列说法不正确的是( )
A.浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性
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.浓硝酸需要低温、避光、密封保存
【解析】选B。硝酸是氧化性酸,且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,A正确;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,B错误;硝酸是氧化性酸,金属与HNO3反应均不产生H2,而生成水,C正确;硝酸受热或见光易分解,所以需要密封避光保存,D正确。
2.(2015·延边高一检测)一定质量的铜分别与足量的稀硝酸和浓硝酸完全反应,在相同条件下用排水法收集反应产生的气体,下列叙述正确的是 ( )
A.硝酸浓度越大,硝酸被还原之后的生成物的价态越低,对应的硝酸的氧化性越弱
B.硝酸浓度不同,生成Cu(NO3)2的物质的量不同
C.硝酸浓度越大,产生的气体越少
D.两者用排水法收集到的气体体积相等
【解析】选D。硝酸的浓度越大氧化性越强,故A错误;等量的Cu与硝酸反应,生成Cu(NO3)2的物质的量相同,故B错误;等量的Cu与硝酸反应,与浓硝酸反应生成的气体多,故C错误;因3NO2+H2O2HNO3+NO,最终收集气体均为NO,由电子守恒可知,收集到的NO的体积相等,故D正确。
【易错提醒】硝酸的浓度与硝酸氧化性之间的关系
(1)并不是硝酸被还原的化合价越低,氧化性就越强。
(2)硝酸的氧化性与硝酸的浓度有关,硝酸的浓度越大,硝酸的氧化性越强。
3.(2014·山东高考)等质量的下列物质与足量稀硝酸反应,放出NO物质的量最多的是 ( )
A.FeO B.Fe2O3 C.FeSO4 D.Fe3O4
【解析】选A。等质量mg物质中含+2价铁的物质的量依次可表示为、0(只含+3价铁)、、,+2价铁含量最高的是FeO,与足量稀硝酸反应后放出NO最多,A正确。
【互动探究】(1)上述反应中硝酸表现出的性质与其余三个反应有所不同的是哪一个?
提示:B项中稀硝酸与Fe2O3反应时,硝酸仅表现酸性,而其他三个反应中硝酸既表现酸性又表现氧化性。
(2)若改为等物质的量的上述物质,则放出NO物质的量有何关系?
提示:等物质的量的上述物质,Fe2O3与稀硝酸反应不生成NO,其余三种物质中Fe2+的物质的量相等,因此生成的NO物质的量相等。
4.(2015·德州高一检测)某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉,溶液中Fe2+的浓度(纵坐标/mol·L-1)和加入铁粉的物质的量(横坐标/mol)之间的关系如图所示。则溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为 ( )
A.1∶1∶4 B.1∶3∶1
C.3∶3∶8 D.1∶1∶1
【解析】选A。某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,向其中逐渐加入铁粉,由题图可知,加入1 mol Fe,亚铁离子的浓度不变,则发生
Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,
1 4 1
再加入1 mol Fe发生Fe+2Fe3+3Fe2+,
1 2 3
所以n(HNO3)=4 mol,
n(Fe3+)=2 mol-1 mol=1 mol,
再加铁粉时亚铁离子的浓度增加,
发生Fe+Cu2+Fe2++Cu,
1 1 1
所以n(Cu2+)=1 mol,
即溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物质的量浓度之比为1∶1∶4,故选A。
【方法规律】化学图象题的解题“三步曲”
(1)识题:图象题一般包括图象和文字叙述两部分,解题时首先要了解文字叙述所提供的已知条件或要求。仔细阅读、理解试题的文字叙述,以对试题进行初步了解。
(2)识图:认真识图,综合分析文字叙述和图象,对试题作全面了解。识图时要清楚图象中曲线的起点、转折点、终点的意义,为解题提供依据。
(3)解答:进行知识迁移,设计解题过程,得出正确答案。
【补偿训练】锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1 mol硝酸锌时,被还原的硝酸的物质的量为 ( )
A.2 mol B.1 mol C.0.5 mol D.0.25 mol
【解析】选D。因为硝酸很稀,所以硝酸被还原成NH3(氨气)而不是NO2(二氧化氮),然后氨气极易溶于水,就与稀硝酸反应生成硝酸铵,反应的方程式可以表达为4Zn+10HNO3(稀)4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O,所以生成1 mol的硝酸锌,相对应地生成硝酸铵的物质的量就是0.25 mol,所以硝酸被还原成氨气的部分就是
0.25 mol。故选D。
5.(2015·汕头高一检测)下列各组微粒在溶液中能大量共存的是 ( )
A.H+、Fe2+、N、Cl-
B.N、C、Na+、H+
C.N、OH-、Na+、N
D.S、N、Na+、K+
【解析】选D。A中酸性条件下Fe2+可被N氧化,不能共存;B中C与H+生成CO2,不能共存;C中OH-与N生成NH3,不能共存。
【互动探究】(1)写出A项微粒间发生反应的离子方程式。
提示:4H++3Fe2++N3Fe3++NO↑+2H2O
(2)如何证明D项溶液中含有N?
提示:将溶液浓缩后,加入适量浓硫酸、铜片,微热,若有无色气体生成,且该气体遇到空气后变红棕色,则证明溶液中含有N。
6.(2015·大连高一检测)已知Cu、Ag都能溶解在硝酸中,某同学设计如下实验测量mg铜银合金样品中铜的质量分数:
下列说法中不正确的是 ( )
A.收集到的VL气体全为NO
B.过滤所用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒
C.操作Ⅱ应是洗涤
D.铜的质量分数为×100%
【解析】选D。由于是用排水法收集金属与硝酸反应所生成的气体,故收集到的VL气体全为NO;过滤所用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒;在烘干前应该有沉淀的洗涤过程;wg的固体是AgCl,由元素守恒关系推出m(Ag)=g,易得出选项D错误。
二、非选择题(本题包括2小题,共20分)
7.(10分)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体,设计了如下实验。实验装置如图所示:(已知NO、NO2均能与NaOH溶液反应)
(1)设计装置A的目的是? ,
为达此目的应进行的操作是? ;
A中反应的化学方程式是 。
(2)在(1)中的操作后将装置B中铜丝插入稀硝酸,并微热,观察到装置B中的现象是? ;
B中反应的离子方程式是 。
(3)装置E和F的作用是 。
(4)D装置的作用是 。
【解析】(1)NO是无色有毒的气体,易与O2反应生成红棕色有毒的NO2,若验证生成气体是NO,则必须排尽装置中的空气。A装置中发生的反应为CaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2↑+H2O。产生的CO2气体能将整套装置中的空气赶尽,当C中有白色沉淀生成时,则说明装置中已无空气。
(2)装置B中铜丝与稀硝酸发生反应:3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O,
可以观察到有无色气体生成,同时溶液变为蓝色。
(3)若判断产物气体,可向E中推入空气(或氧气),若气体由无色变为红棕色,则说明反应产生NO气体。
(4)该实验中生成的NO、NO2均为有毒气体,需要吸收尾气,而且NO2易溶于水,需要防倒吸装置。
答案:(1)利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽,以排除对Cu与稀硝酸反应生成的气体产物观察的干扰
打开K,当装置C中产生白色沉淀时,关闭K
CaCO3+2HNO3Ca(NO3)2+CO2↑+H2O
(2)铜丝上产生气泡,稀硝酸液面上气体仍为无色,溶液变为蓝色
3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)验证无色气体为NO
(4)吸收NO、NO2等尾气,防止污染空气
8.(10分)某化学课外兴趣小组为探究NO气体易被空气氧化并观察NO气体的实际颜色,同时为了防止气体扩散污染空气,对实验室制取NO气体的装置改装如下:
打开止水夹Ⅰ、Ⅱ,从漏斗处加入稀硝酸直至液面浸没铜丝并与试管A胶塞处相平齐时,关闭止水夹Ⅰ、Ⅱ,用酒精灯微热试管A。
(1)加入稀硝酸与试管A胶塞处相平齐的目的是? 。
(2)当用酒精灯微热试管A时,A中可观察到的现象是? 。
(3)当进入B试管的液体没及铜丝后并微热B试管时能观察到的现象是 ,
发生反应的化学方程式为? 。
(4)为了防止气体污染空气,C烧杯中应装入 溶液。
【解析】观察NO气体的实际颜色,需要排尽试管中的空气;为了防止NO、NO2污染空气,用NaOH溶液吸收尾气。
答案:(1)赶走试管中的空气
(2)铜丝上产生气泡,试管上部充满无色气体,液面慢慢下降,铜丝逐渐减少,无色溶液变为蓝色
(3)铜丝上冒气泡,在试管上部变为红棕色气体,无色溶液变为蓝色 3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,2NO+O22NO2
(4)NaOH
硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响
1.(2015·岳阳高一检测)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.硝酸是一种难溶于水的无色液体
C.打开浓硝酸瓶盖,有大量白雾生成
D.常温下铁或铝与浓硝酸不反应
【解析】选C。浓硝酸易挥发,使浓度减小,A错;硝酸可以与水以任意比互溶,B错;浓硝酸具有挥发性,C正确;常温下铁、铝遇浓硝酸钝化,而钝化是化学变化,D错。
2.(2015·烟台高一检测)下列说法符合绿色化学思想的是( )
A.对工业生产硝酸产生的废气、废水进行严格处理
B.开发利用仿生固氮技术以减少氮肥使用
C.验证硝酸的强氧化性时在通风橱内进行实验
D.建设“花园式工厂”
【解析】选B。A项,对废气、废水严格处理是补救措施,没有从源头上减少污染;B项,利用仿生固氮原理能减少氮肥使用,从源头上减少了污染物的排放;C项,在通风橱内进行实验并不能减轻对大气的污染;D项,“花园式工厂”也只是对环境的美化,没有从源头上减少污染。
3.长期放置的浓硝酸常显黄色。消除其黄色最好的方法是( )
A.在光亮处放置 B.通入适量的空气
C.加入足量水 D.加入漂白粉
【解析】选B。浓硝酸长期放置,HNO3会分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,产生的NO2溶于其中显黄色,通入适量空气,发生反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,可消除黄色。
4.(2015·承德高一检测)如图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L-1的硝酸并加热,待反应结束时,下列微粒在体系中一定大量存在的是 ( )
①N ②Fe3+ ③H+ ④NO ⑤NO2
A.① B.①⑤
C.②④⑤ D.①②③⑤
【解析】选B。Fe与浓硝酸反应时,开始生成的还原产物是NO2,并且若铁少量时,还原产物只有NO2;当铁过量时,氧化产物是Fe2+,当HNO3过量时,氧化产物是Fe3+。因产物有硝酸盐,故溶液中一定还有N。
【补偿训练】在Fe、Cu的混合物中,加入一定量的稀硝酸并微热,充分反应后剩余金属ag。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bg,
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N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N和H+)。不论第一次剩余的是Fe和Cu还是只有Cu,其都会溶于HNO3,所以,金属质量一定会再减小。
5.(2015·绵阳高一检测)相同质量的铜片分别与过量的体积相同的浓硝酸、稀硝酸反应。二者比较,相等的是 ( )
①铜片消耗完所需时间;②反应生成的气体体积(标准状况);③反应中氧化剂得到的电子总数;④反应后溶液中铜离子的浓度
A.①③ B.②④ C.③④ D.只有①
【解析】选C。浓硝酸与Cu反应剧烈,生成的NO2体积大,但由于参加反应的铜相同,故转移的电子数相等,溶液体积相同,得到的Cu2+浓度相同。
6.下列反应主要体现了硝酸的什么性质,用字母表示。
A.氧化性 B.酸性 C.还原性 D.不稳定性
(1)久置的浓硝酸变黄色: 。
(2)用硝酸浸洗附有银的试管: 。
(3)常温下用铁制或铝制容器贮存、运输浓硝酸: 。
(4)用稀硝酸浸洗久置石灰水试剂瓶上的固体: 。
(5)用Cu和稀硝酸制NO气体: 。
【解析】浓硝酸见光或受热易分解生成NO2,NO2又溶于硝酸中而使其显黄色。浓硝酸具有强氧化性,常温下能使Fe、Al金属钝化,与金属Cu、Ag等都能发生反应。硝酸具有酸性,能与碱、盐、碱性氧化物等反应。
答案:(1)D (2)AB (3)A (4)B (5)AB
7.(2015·广州高一检测)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)==0.5 mol,
n(气体)==0.6 mol。
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与NO2
(3)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(4)1.6 mol
