化学 必修 第二册(苏教)
第二课时 硝酸
1．能从物质类别、氮元素的价态的角度预测分析硝酸的性质。2．掌握硝酸的重要性质。3．了解硝酸的用途。
一、硝酸的性质
1．物理性质
颜色 状态 气味 溶解性 挥发性
液体 气味 与水以任意比互溶
2．化学性质
二、硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、燃料、塑料、炸药、硝酸盐等。
判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)硝酸的浓度越大，其氧化性越强。( )
(2)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水。( )
(3)碳、铜与浓硝酸反应时，浓硝酸只表现强氧化性。( )
(4)过量的铜和一定量浓硝酸反应，生成的气体只有二氧化氮。( )
(5)常温下，将铝片放入浓硝酸，无明显现象，是因为铝和浓硝酸不反应。( )
(6)实验室可以用铜和稀硝酸制备少量的NO气体。( )
硝酸与Cu反应的实验探究 实验装置： 实验操作： 如图所示，在橡胶塞中嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2 mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。 [问题探究] 1．两支具支试管中观察到的实验现象是否完全相同？反应中浓硝酸、稀硝酸起什么作用？ 提示：不相同。加入浓硝酸的具支试管中出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶 液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变为红棕色。加入稀硝酸的具支试管出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变红棕色，后又变成无色。两支具支试管中浓、稀硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性。 2．分析两支具支试管中发生反应的氮元素的价态变化，思考硝酸的浓度对还原产物有何影响。 提示：反应中，浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，即硝酸的浓度越低，还原产物中氮元素的价态越低。 3．足量的铜与一定量的浓硝酸反应，得到气体的成分是什么？ 提示：NO、NO2的混合气体。铜与浓HNO3反应生成NO2，随着反应的进行，硝酸浓度变小，铜与稀硝酸反应生成NO，故得到的是NO和NO2的混合气体。
知识点一 硝酸的性质
1．硝酸氧化性的实质
(1)习惯上把浓硝酸、稀硝酸称为氧化性酸，是因为HNO3中NO部分＋5价的氮元素显氧化性，H＋不显示氧化性，即在酸性条件下氧化性NO>H＋。
(2)因为氧化性NO>H＋，不论浓硝酸还是稀硝酸，其还原产物为低价含氮物质，即使与金属单质反应，一般也不生成H2。
2．硝酸氧化性的体现
(1)能将大多数金属(如铜)氧化成高价态金属的硝酸盐，浓硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO，极稀硝酸生成N2O、N2、NH4NO3等。硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。
(2)常温下，浓硝酸能使铁、铝发生钝化，这是因为浓硝酸将铁、铝表面氧化，形成致密的氧化物薄膜。若在加热条件下，可破坏氧化膜，从而使反应继续进行。
(3)王水是浓硝酸和浓盐酸体积比1∶3的混合物，能使一些不溶于硝酸的金属金、铂等溶解。
(4)浓HNO3与非金属反应，还原产物一般是NO2，而非金属一般被氧化成最高价氧化物或相应的最高价含氧酸。
(5)硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如SO2、FeO、Br－、Fe2＋、I－、S2－、SO等均能被HNO3氧化。
[注意] (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NO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。
(3)在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时，要注意溶液中H＋和NO的组合，它们相当于HNO3，能够氧化具有强还原性的离子，而单纯的NO不能氧化这些离子。
1．已知某四种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发生钝化；④不发生反应。则符合上述情况的单质可能是( )
A．Cu、Si、Zn、Au B．Ag、P、Al、Pt
C．Fe、C、Sb、Hg D．Cu、S、Fe、Pb
2．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对应的一组是( )
A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——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．能使滴有酚酞溶液的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
知识点二 硝酸与金属反应的相关计算
1．硝酸与金属反应的计算的思维导图
2．常用的计算方法(以Cu与硝酸反应为例)
(1)原子守恒法
反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n剩(HNO3)(N原子守恒)。
(2)得失电子守恒法
反应中失去电子的是参加反应的Cu，CuCu2＋；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，NONO2、NONO。根据得失电子守恒，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于开始反应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又变回了硝酸，所以相当于铜失去的电子最终由氧气得到，则有n(Cu)＝2n(O2)。
(3)电荷守恒法
在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2＋，阴离子只有NO(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H＋、OH－)；若HNO3过量，溶液中的阳离子有Cu2＋和H＋，阴离子只有NO。则有：①若HNO3不过量：n(NO)＝2n(Cu2＋)；②若HNO3过量：n(NO)＝2n(Cu2＋)＋n(H＋)。
(4)离子方程式计算法
金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在硫酸提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式3Cu＋8H＋ ＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O来计算。先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且要符合电荷守恒。
3．常见两种计算
(1)硝酸与铜反应
浓硝酸与足量的铜反应，开始浓硝酸被还原为NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸被还原为NO，向反应后的溶液中加稀硫酸，NO又被还原为NO。
(2)稀硝酸与铁反应
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；
3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
①≥4，产物为Fe(NO3)3；
②≤，产物为Fe(NO3)2；
③＜＜4，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。
3．0．3 mol Cu和含1．2 mol HNO3的浓硝酸充分反应后，生成NO2的量为( )
A．0．2 mol B．0．6 mol
C．小于0．6 mol D．大于0．6 mol
4．8．4 g铁屑投入100 mL一定浓度的硝酸溶液中，二者恰好完全反应(整个反应过程中，转移电子的物质的量为0．35 mol)，并收集到3．36 L(已折算为标准状况)气体。下列说法正确的是( )
A．该硝酸的浓度是5．0 mol·L－1 B．还原产物一定是NO
C．氧化产物是Fe(NO3)3 D．无法确定硝酸的浓度
本课总结
自我反思：
随堂提升
1．下列关于硝酸的叙述正确的是( )
A．常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化
B．硝酸与硫化钠反应能产生H2S气体
C．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
D．室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应
2．下列说法中，正确的是( )
A．碳与浓硝酸反应时，浓硝酸既表现氧化性又表现酸性
B．在0．1 mol·L－1的盐酸中，K＋、Fe2＋、SO、NO能大量共存
C．56 g Fe与硝酸发生氧化还原反应时，Fe转移的电子是3 mol
D．室温下，可用铝槽车贮存或运输浓硝酸
3．将3．20 g Cu跟30．0 mL 10 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a mol H＋，则此时溶液中含NO的物质的量为( )
A．(0．1＋a) mol B．2a mol
C．0．1a mol D．0．5a mol
4．向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中缓慢加入铁粉，产生气体的体积随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法正确的是( )
A．OA段产生的气体是氢气
B．AB段发生的反应为Fe3＋＋Fe===2Fe2＋
C．原混合溶液中NO的物质的量为0．2 mol
D．原混合溶液中稀硫酸的物质的量浓度为1 mol·L－1
5．实验室中常用铜和稀硝酸反应制取一氧化氮：
(1)该反应的化学方程式是______________________________。
(2)反应中被还原的元素是________，氧化产物是________(填名称)。
(3)氧化剂与还原剂的物质的量之比是________，硝酸所表现的性质是________________。
课时分层练
题号 1 2 3 4 5 6 7
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★
对点 浓硝酸的性质 浓硝酸的性质 硝酸铜制备方案的评价 铜与浓、稀硝酸反应的比较 铜与硝酸反应的相关计算 浓硝酸性质的实验探究 锌与稀硝酸反应的相关计算
题号 8 9 10 11 12 13
难度 ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★★
对点 铜与稀硝酸反应的实验探究 金属混合物与稀硝酸反应的相关计算 铜与混酸反应的相关计算 铜与硝酸反应的相关计算 硝酸的性质及与金属反应的相关计算 浓、稀硝酸氧化性相对强弱的实验探究
[学习·理解]
1．常温下能盛放在铁制容器中的物质是( )
A．浓盐酸 B．浓硝酸
C．硫酸铜溶液 D．稀硫酸
2．下列关于硝酸的说法不正确的是( )
A．浓硝酸是一种易挥发的液体混合物
B．浓硝酸在空气中敞口放置，因吸收水蒸气而浓度减小
C．浓硝酸不稳定，易分解生成二氧化氮、氧气和水
D．常温下，浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中
3．工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染环境，宜采取的方法是( )
A．CuCuSO4Cu(NO3)2
B．CuCuOCu(NO3)2
C．CuCu(NO3)2
D．CuCu(NO3)2
4．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．反应剧烈程度：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：前者浅，后者深
D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少
5．将2．56 g Cu和一定量的浓HNO3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反应完全时，共收集到气体1．12 L(已折算为标准状况)，则反应中消耗HNO3的物质的量为( )
A．0．05 mol B．1 mol
C．1．05 mol D．0．13 mol
6．下列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
7．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仅为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
[应用·实践]
8．一定温度下，探究铜与稀硝酸的反应过程如图所示，下列说法不正确的是( )
A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C．由实验可知，NO2可能对该反应具有催化作用
D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
9．将2．64 g Mg、Cu组成的混合物投入适量稀硝酸中，固体完全溶解时收集到0．896 L(标准状况)还原产物NO气体，向反应后溶液中加入60 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液时金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量及硝酸的物质的量分别为( )
A．4．32 g 0．02 mol B．4．68 g 0．16 mol
C．5．36 g 0．18 mol D．6．38 g 0．2 mol
10．等体积的两份稀酸溶液，一份为a mol·L－1的硝酸溶液；另一份为硝酸和硫酸的混合溶液，硝酸浓度为a mol·L－1，硫酸浓度为b mol·L－1。若分别向两份溶液中加入过量的铜粉，产生的气体体积为1∶2(都只生成NO)，则a∶b的值是( )
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．3∶2
11．38．4 g Cu与一定量浓硝酸恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。
下列有关该过程的判断不正确的是( )
A．氮的氧化物和NaOH溶液反应时，NO作还原剂
B．0．9 mol混合气体中N2O4的物质的量是0．2 mol
C．若浓硝酸体积为200 mL，则其物质的量浓度为11 mol/L
D．欲使上述0．9 mol氮的氧化物完全被水吸收，理论上至少需要通入标准状况下的O2体积为6．72 L
12．铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将反应方程式表示为：Cu＋HNO3―→Cu(NO3)2＋NO↑＋NO2↑＋H2O(方程式未配平)。
(1)硝酸在该反应中表现出的性质是____________________。
(2)0．3 mol Cu被一定浓度的硝酸完全溶解后，如果此时产生的NO和NO2气体总体积为8．96 L(已折算为标准状况下)，则被还原的硝酸的物质的量是________mol，参加反应的硝酸的物质的量是________mol，产生的混合气体中NO和NO2的体积比为________。
[创新·提高]
13．某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按如图装置进行实验(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。
(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________________________________。
(2)装置①中发生反应的化学方程式是________________________________。
(3)装置②的作用是____________________________________，发生反应的化学方程式是________________________________。
(4)该小组得出的结论所依据的实验现象是____________________________________。
(5)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
9化学 必修 第二册(苏教)
第二课时 硝酸
1．能从物质类别、氮元素的价态的角度预测分析硝酸的性质。2．掌握硝酸的重要性质。3．了解硝酸的用途。
一、硝酸的性质
1．物理性质
颜色 状态 气味 溶解性 挥发性
无色 液体 刺激性气味 与水以任意比互溶 易挥发
2．化学性质
二、硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料，常用来制造氮肥、燃料、塑料、炸药、硝酸盐等。
判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)硝酸的浓度越大，其氧化性越强。( )
(2)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水。( )
(3)碳、铜与浓硝酸反应时，浓硝酸只表现强氧化性。( )
(4)过量的铜和一定量浓硝酸反应，生成的气体只有二氧化氮。( )
(5)常温下，将铝片放入浓硝酸，无明显现象，是因为铝和浓硝酸不反应。( )
(6)实验室可以用铜和稀硝酸制备少量的NO气体。( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
硝酸与Cu反应的实验探究 实验装置： 实验操作： 如图所示，在橡胶塞中嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。向两支具支试管中分别加入2 mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象。向上拉铜丝，终止反应。 [问题探究] 1．两支具支试管中观察到的实验现象是否完全相同？反应中浓硝酸、稀硝酸起什么作用？ 提示：不相同。加入浓硝酸的具支试管中出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶 液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变为红棕色。加入稀硝酸的具支试管出现的现象是铜片表面产生气泡，铜片溶解，溶液变蓝，具支试管上部空间气体由无色变红棕色，后又变成无色。两支具支试管中浓、稀硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性。 2．分析两支具支试管中发生反应的氮元素的价态变化，思考硝酸的浓度对还原产物有何影响。 提示：反应中，浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，即硝酸的浓度越低，还原产物中氮元素的价态越低。 3．足量的铜与一定量的浓硝酸反应，得到气体的成分是什么？ 提示：NO、NO2的混合气体。铜与浓HNO3反应生成NO2，随着反应的进行，硝酸浓度变小，铜与稀硝酸反应生成NO，故得到的是NO和NO2的混合气体。
知识点一 硝酸的性质
1．硝酸氧化性的实质
(1)习惯上把浓硝酸、稀硝酸称为氧化性酸，是因为HNO3中NO部分＋5价的氮元素显氧化性，H＋不显示氧化性，即在酸性条件下氧化性NO>H＋。
(2)因为氧化性NO>H＋，不论浓硝酸还是稀硝酸，其还原产物为低价含氮物质，即使与金属单质反应，一般也不生成H2。
2．硝酸氧化性的体现
(1)能将大多数金属(如铜)氧化成高价态金属的硝酸盐，浓硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO，极稀硝酸生成N2O、N2、NH4NO3等。硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。
(2)常温下，浓硝酸能使铁、铝发生钝化，这是因为浓硝酸将铁、铝表面氧化，形成致密的氧化物薄膜。若在加热条件下，可破坏氧化膜，从而使反应继续进行。
(3)王水是浓硝酸和浓盐酸体积比1∶3的混合物，能使一些不溶于硝酸的金属金、铂等溶解。
(4)浓HNO3与非金属反应，还原产物一般是NO2，而非金属一般被氧化成最高价氧化物或相应的最高价含氧酸。
(5)硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如SO2、FeO、Br－、Fe2＋、I－、S2－、SO等均能被HNO3氧化。
[注意] (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NO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。
(3)在应用硝酸的氧化性分析离子是否共存时，要注意溶液中H＋和NO的组合，它们相当于HNO3，能够氧化具有强还原性的离子，而单纯的NO不能氧化这些离子。
1．已知某四种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发生钝化；④不发生反应。则符合上述情况的单质可能是( )
A．Cu、Si、Zn、Au B．Ag、P、Al、Pt
C．Fe、C、Sb、Hg D．Cu、S、Fe、Pb
答案：B
解析：浓硝酸在常温下使铁、铝钝化，故A、C不符合；浓硝酸能与绝大多数金属反应，但不能与Au、Pt反应，故D不符合。
2．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对应的一组是( )
A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——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．能使滴有酚酞溶液的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
答案：D
知识点二 硝酸与金属反应的相关计算
1．硝酸与金属反应的计算的思维导图
2．常用的计算方法(以Cu与硝酸反应为例)
(1)原子守恒法
反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n剩(HNO3)(N原子守恒)。
(2)得失电子守恒法
反应中失去电子的是参加反应的Cu，CuCu2＋；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，NONO2、NONO。根据得失电子守恒，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于开始反应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又变回了硝酸，所以相当于铜失去的电子最终由氧气得到，则有n(Cu)＝2n(O2)。
(3)电荷守恒法
在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2＋，阴离子只有NO(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H＋、OH－)；若HNO3过量，溶液中的阳离子有Cu2＋和H＋，阴离子只有NO。则有：①若HNO3不过量：n(NO)＝2n(Cu2＋)；②若HNO3过量：n(NO)＝2n(Cu2＋)＋n(H＋)。
(4)离子方程式计算法
金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在硫酸提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式3Cu＋8H＋ ＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O来计算。先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且要符合电荷守恒。
3．常见两种计算
(1)硝酸与铜反应
浓硝酸与足量的铜反应，开始浓硝酸被还原为NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸被还原为NO，向反应后的溶液中加稀硫酸，NO又被还原为NO。
(2)稀硝酸与铁反应
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；
3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
①≥4，产物为Fe(NO3)3；
②≤，产物为Fe(NO3)2；
③＜＜4，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。
3．0．3 mol Cu和含1．2 mol HNO3的浓硝酸充分反应后，生成NO2的量为( )
A．0．2 mol B．0．6 mol
C．小于0．6 mol D．大于0．6 mol
答案：C
解析：铜与浓硝酸发生反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，当0．3 mol
Cu与1．2 mol HNO3完全反应时，生成0．6 mol NO2，但随着反应的进行，浓硝酸变稀，铜与稀硝酸发生反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以生成的NO2小于0．6 mol。
4．8．4 g铁屑投入100 mL一定浓度的硝酸溶液中，二者恰好完全反应(整个反应过程中，转移电子的物质的量为0．35 mol)，并收集到3．36 L(已折算为标准状况)气体。下列说法正确的是( )
A．该硝酸的浓度是5．0 mol·L－1 B．还原产物一定是NO
C．氧化产物是Fe(NO3)3 D．无法确定硝酸的浓度
答案：A
解析：8．4 g即0．15 mol Fe转移0．35 mol e－，可见氧化产物是Fe(NO3)3和Fe(NO3)2的混合物，设二者物质的量分别为x、y，则x＋y＝0．15 mol，3x＋2y＝0．35 mol，解得x＝0．05 mol，y＝0．10 mol；同理判断3．36 L(0．15 mol)气体是NO和NO2的混合物，n(HNO3)＝3x＋2y＋0．15 mol＝0．50 mol，c(HNO3)＝5．0 mol·L－1。
本课总结
自我反思：
随堂提升
1．下列关于硝酸的叙述正确的是( )
A．常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化
B．硝酸与硫化钠反应能产生H2S气体
C．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
D．室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应
答案：C
解析：常温下，浓硝酸可以使铁、铝发生钝化，而不能使镁钝化，A错误；硝酸具有强氧化性，能将S2－氧化，得不到H2S气体，B错误；室温下，铜与浓硝酸、稀硝酸均反应，只是反应的速率及还原产物不同，D错误。
2．下列说法中，正确的是( )
A．碳与浓硝酸反应时，浓硝酸既表现氧化性又表现酸性
B．在0．1 mol·L－1的盐酸中，K＋、Fe2＋、SO、NO能大量共存
C．56 g Fe与硝酸发生氧化还原反应时，Fe转移的电子是3 mol
D．室温下，可用铝槽车贮存或运输浓硝酸
答案：D
解析：碳与浓硝酸反应时生成CO2、NO2和H2O，HNO3全部被还原为NO2，则浓硝酸只表现氧化性，A错误；在H＋存在下，Fe2＋与NO因能发生氧化还原反应而不能大量共存，B错误；因Fe与硝酸的相对量不知道，Fe是否完全反应或反应后是生成Fe2＋还是生成Fe3＋都无法确定，故Fe转移电子的物质的量也无法确定，C错误。
3．将3．20 g Cu跟30．0 mL 10 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a mol H＋，则此时溶液中含NO的物质的量为( )
A．(0．1＋a) mol B．2a mol
C．0．1a mol D．0．5a mol
答案：A
解析：Cu与硝酸反应后的溶液中存在Cu2＋、NO、H＋，根据电荷守恒得：n(NO)＝n(H＋)＋2n(Cu2＋)＝a mol＋2×＝(0．1＋a) mol。
4．向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中缓慢加入铁粉，产生气体的体积随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法正确的是( )
A．OA段产生的气体是氢气
B．AB段发生的反应为Fe3＋＋Fe===2Fe2＋
C．原混合溶液中NO的物质的量为0．2 mol
D．原混合溶液中稀硫酸的物质的量浓度为1 mol·L－1
答案：C
解析：OA段发生反应Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋2H2O＋NO↑，OA段产生的气体是NO，A错误；AB段发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，B错误；OA段消耗Fe的物质的量为＝0．2 mol，所以原混合溶液中NO的物质的量为0．2 mol，C正确；加入22．4 g铁粉后，溶液中的溶质完全是FeSO4，根据S元素守恒，原混合溶液中H2SO4的物质的量浓度为＝2．0 mol·L－1，D错误。
5．实验室中常用铜和稀硝酸反应制取一氧化氮：
(1)该反应的化学方程式是______________________________。
(2)反应中被还原的元素是________，氧化产物是________(填名称)。
(3)氧化剂与还原剂的物质的量之比是________，硝酸所表现的性质是________________。
答案：(1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (2)N 硝酸铜 (3)2∶3 酸性、氧化性
课时分层练
题号 1 2 3 4 5 6 7
难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★
对点 浓硝酸的性质 浓硝酸的性质 硝酸铜制备方案的评价 铜与浓、稀硝酸反应的比较 铜与硝酸反应的相关计算 浓硝酸性质的实验探究 锌与稀硝酸反应的相关计算
题号 8 9 10 11 12 13
难度 ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★★
对点 铜与稀硝酸反应的实验探究 金属混合物与稀硝酸反应的相关计算 铜与混酸反应的相关计算 铜与硝酸反应的相关计算 硝酸的性质及与金属反应的相关计算 浓、稀硝酸氧化性相对强弱的实验探究
[学习·理解]
1．常温下能盛放在铁制容器中的物质是( )
A．浓盐酸 B．浓硝酸
C．硫酸铜溶液 D．稀硫酸
答案：B
2．下列关于硝酸的说法不正确的是( )
A．浓硝酸是一种易挥发的液体混合物
B．浓硝酸在空气中敞口放置，因吸收水蒸气而浓度减小
C．浓硝酸不稳定，易分解生成二氧化氮、氧气和水
D．常温下，浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中
答案：B
解析：浓硝酸易挥发，在空气中敞口放置，其浓度会不断减小。
3．工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染环境，宜采取的方法是( )
A．CuCuSO4Cu(NO3)2
B．CuCuOCu(NO3)2
C．CuCu(NO3)2
D．CuCu(NO3)2
答案：B
4．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．反应剧烈程度：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：前者浅，后者深
D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少
答案：B
解析：同质量的铜分别和过量浓、稀硝酸反应，浓硝酸反应的更剧烈，A错误；铜和浓、稀硝酸反应的方程式分别为①4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①产生红棕色气体，②产生无色气体，C错误；由于参加反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D错误。
5．将2．56 g Cu和一定量的浓HNO3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反应完全时，共收集到气体1．12 L(已折算为标准状况)，则反应中消耗HNO3的物质的量为( )
A．0．05 mol B．1 mol
C．1．05 mol D．0．13 mol
答案：D
解析：参加反应的硝酸由两部分构成，一是被还原为氮氧化物的硝酸为0．05 mol；二是作为酸，生成Cu(NO3)2的硝酸为0．08 mol，共0．13 mol。
6．下列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
答案：D
解析：实验①中的碎玻璃不与浓硝酸反应，但仍有红棕色气体产生，说明浓硝酸受热分解产生了NO2和O2，A正确；对比实验②和③，红棕色气体的产生可能是由于红热的木炭与浓HNO3发生反应生成NO2，也可能是浓HNO3受热分解产生NO2，B正确；实验③中，无论NO2是浓HNO3分解产生，还是浓HNO3与红热木炭反应产生，NO2均为还原产物，C正确；CO2可能是红热的木炭与空气中的氧气反应生成，D错误。
7．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仅为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
答案：A
解析：设2 mol Zn参与反应，因Zn无剩余，则最终生成了2 mol Zn(NO3)2，其中含有4 mol NO，这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3；HNO3→N2O过程中N元素的化合价由＋5价→＋1价，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。
[应用·实践]
8．一定温度下，探究铜与稀硝酸的反应过程如图所示，下列说法不正确的是( )
A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C．由实验可知，NO2可能对该反应具有催化作用
D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
答案：B
解析：过程Ⅰ的反应是Cu和稀硝酸的反应，离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A正确；随着反应进行，溶液中生成硝酸铜，根据氮元素守恒可知，过程Ⅲ中c(HNO3)不会比过程Ⅰ大，因此反应速率增大的原因不是硝酸浓度增大，B错误；过程Ⅱ生成NO2后，反应速率加快，且c(HNO3)减小，说明NO2可能对该反应具有催化作用，C正确；当活塞不再移动时，再抽入空气，NO和O2反应生成NO2，NO2和水反应生成HNO3，铜可以与HNO3继续反应而溶解，D正确。
9．将2．64 g Mg、Cu组成的混合物投入适量稀硝酸中，固体完全溶解时收集到0．896 L(标准状况)还原产物NO气体，向反应后溶液中加入60 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液时金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量及硝酸的物质的量分别为( )
A．4．32 g 0．02 mol B．4．68 g 0．16 mol
C．5．36 g 0．18 mol D．6．38 g 0．2 mol
答案：B
解析：硝酸被还原为NO气体且标准状况下体积为0．896 L，即物质的量为＝0．04 mol，所以转移电子的物质的量为0．04 mol×(5－2)＝0．12 mol；最后沉淀为Cu(OH)2、Mg(OH)2，金属提供的电子的物质的量等于氢氧根离子的物质的量，故最后沉淀质量等于2．64 g＋0．12 mol×17 g·mol－1＝4．68 g；所用硝酸转化为NO和硝酸盐，根据氮原子守恒知，硝酸的物质的量为0．04 mol＋0．12 mol＝0．16 mol。
10．等体积的两份稀酸溶液，一份为a mol·L－1的硝酸溶液；另一份为硝酸和硫酸的混合溶液，硝酸浓度为a mol·L－1，硫酸浓度为b mol·L－1。若分别向两份溶液中加入过量的铜粉，产生的气体体积为1∶2(都只生成NO)，则a∶b的值是( )
A．1∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．3∶2
答案：C
解析：设溶液体积为V L，一份为a mol·L－1的硝酸溶液，含有硝酸的物质的量为Va mol，由于铜足量，根据反应3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知生成气体的物质的量为×Va mol＝0．25Va mol；另一份为a mol·L－1硝酸和b mol·L－1硫酸的混合溶液，含有Va mol硝酸、Vb mol硫酸，铜足量，据题意可知，两份溶液产生的气体体积为1∶2，则由硝酸和硫酸混合溶液生成的NO的物质的量为2×0．25Va mol＝0．5Va mol，若硝酸根离子完全反应，则生成NO的物质的量为Va mol>0．5Va mol，所以反应后硝酸根离子有剩余，氢离子完全反应，混合溶液中含有氢离子的总物质的量为Va mol＋2Vb mol，根据反应3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知生成气体的物质的量为×(Va mol＋2Vb mol)＝0．25Va mol＋0．5Vb mol，则0．25Va mol＋0．5Vb mol＝0．5Va mol，整理可得a∶b＝2∶1。
11．38．4 g Cu与一定量浓硝酸恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。
下列有关该过程的判断不正确的是( )
A．氮的氧化物和NaOH溶液反应时，NO作还原剂
B．0．9 mol混合气体中N2O4的物质的量是0．2 mol
C．若浓硝酸体积为200 mL，则其物质的量浓度为11 mol/L
D．欲使上述0．9 mol氮的氧化物完全被水吸收，理论上至少需要通入标准状况下的O2体积为6．72 L
答案：B
解析：氮的氧化物和NaOH溶液反应生成硝酸钠和亚硝酸钠，两者N的化合价分别为＋5价、＋3价，NO中N的化合价为＋2价，则NO中N的化合价升高，作还原剂，A正确；由题意可知0．9 mol氮的化合物转化为钠盐的物质的量为(0．5×2) mol＝1 mol，所以混合气体中N2O4的物质的量是0．1 mol，B错误；铜和硝酸反应生成硝酸铜和氮的氧化物，n(Cu)＝ mol＝0．6 mol，所以生成硝酸铜0．6 mol，含有硝酸根离子1．2 mol，0．9 mol氮的氧化物与氢氧化钠恰好完全反应生成NaNO3和NaNO2，根据原子守恒可知，氮的氧化物中N的物质的量n(N)＝n(Na)＝n(NaOH)＝0．5 L×2 mol/L＝1 mol，所以硝酸的总物质的量为1．2 mol＋1 mol＝2．2 mol，若浓硝酸体积为200 mL，则其物质的量浓度c＝＝＝11 mol/L，C正确；0．9 mol氮的氧化物完全被水吸收，本质是氮的氧化物被氧气氧化成硝酸，总过程可视为Cu与氧气、硝酸反应最终生成硝酸铜，根据得失电子守恒，n(Cu)＝ mol＝0．6 mol，反应转移电子物质的量为1．2 mol，1 mol氧气反应转移4 mol电子，则消耗氧气0．3 mol，标准状况下的体积为6．72 L，故D正确。
12．铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将反应方程式表示为：Cu＋HNO3―→Cu(NO3)2＋NO↑＋NO2↑＋H2O(方程式未配平)。
(1)硝酸在该反应中表现出的性质是____________________。
(2)0．3 mol Cu被一定浓度的硝酸完全溶解后，如果此时产生的NO和NO2气体总体积为8．96 L(已折算为标准状况下)，则被还原的硝酸的物质的量是________mol，参加反应的硝酸的物质的量是________mol，产生的混合气体中NO和NO2的体积比为________。
答案：(1)酸性和氧化性 (2)0．4 1 1∶3
解析：(2)气体的总物质的量为0．4 mol，由N原子守恒可知被还原的硝酸的物质的量为0．4 mol。由Cu(NO3)2可知，起酸的作用的硝酸为0．6 mol，则参加反应的硝酸的总物质的量是0．4 mol＋0．6 mol＝1 mol。设NO的物质的量为n，则NO2的物质的量为0．4 mol－n，根据得失电子守恒得：0．3 mol×2＝n×(5－2)＋(0．4 mol－n)×(5－4)，解得n＝0．1 mol，则混合气体中NO和NO2的体积比为0．1 mol∶0．3 mol＝1∶3。
[创新·提高]
13．某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按如图装置进行实验(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。
(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________________________________。
(2)装置①中发生反应的化学方程式是________________________________。
(3)装置②的作用是____________________________________，发生反应的化学方程式是________________________________。
(4)该小组得出的结论所依据的实验现象是____________________________________。
(5)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
答案：(1)3 mol·L－1 稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
(2)4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(3)将NO2转化为NO 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(4)装置③液面上方气体仍为无色，装置④液面上方气体为红棕色
(5)ACD
解析：(1)装置⑥的作用是吸收尾气，则装置④内溶液可氧化NO为NO2，装置④中为浓硝酸，NO2尾气用装置⑥中的NaOH溶液吸收；装置③中装有3 mol·L－1稀硝酸，不能氧化NO，在装置⑤中用排水法收集NO。
(4)NO通过稀硝酸，若无红棕色气体产生，装置③液面上方气体仍为无色，则说明稀硝酸不能氧化NO；NO通过浓硝酸，若浓硝酸能氧化NO，则装置④中液面上方会产生红棕色气体。
(5)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，一是可设计将溶解的NO2赶走(A、C方案)再观察颜色变化，二是增大溶液中NO2浓度(D方案)，通过观察颜色变化可以判断。B方案不可行，加水稀释，Cu(NO3)2浓度与NO2浓度均降低，无法判断是由哪个量的变化所引起的。
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