第23讲 硝酸 氮及其化合物的相互转化
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1．掌握硝酸的性质及应用。
2．能从物质类别、氮的化合价变化理解氮及其化合物的转化关系。
3．能从含氮物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。
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考点一 硝酸
INCLUDEPICTURE "必备知识.tif"
1．物理性质：硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2．化学性质
(1)不稳定性。
化学方程式：_____________________________________。
(2)强氧化性。
硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
a．与金属反应(填化学方程式，下同)。
稀硝酸与铜反应：________________________________。
浓硝酸与铜反应：__________________________________。
b．与非金属反应。
浓硝酸与C反应：________________________________。
c．与还原性化合物反应。
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、FeSO4等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：__________。
(3)与有机化合物反应。
a．硝化反应(与反应)：＋HNO3＋H2O。
b．显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。
[答案自填] 4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
[易错秒判]
(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化( √ )
(2)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S( × )
(3)铜、碳分别与浓硝酸反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性( × )
(4)试管内壁上的银镜既可用稀硝酸除去，也可用氨水除去( × )
(5)浓硝酸和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同( √ )
INCLUDEPICTURE "关键能力.tif"
1．在通风橱中进行下列实验：
步骤
现象 Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色 Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止
下列说法不正确的是( D )
A．Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2
B．Ⅱ中的现象说明常温下铁在浓硝酸中发生钝化
C．过量铁与稀硝酸反应生成亚铁盐
D．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸的强
解析：无色气体NO遇O2生成红棕色气体NO2，Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2，A正确；Ⅱ中现象说明Fe在冷的浓硝酸中发生钝化，B正确；铁与稀硝酸反应先生成硝酸铁，过量的铁把硝酸铁还原为硝酸亚铁，C正确；硝酸的浓度越大，氧化性越强，故浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强，D错误。
2．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是( C )
① ② ③
A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定都是氮氧化物
B．②中产生红棕色气体，说明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．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
解析：浓硝酸不稳定，受热分解生成二氧化氮、氧气和水，所以①中还有氧气产生，故A错误；木炭与浓硝酸反应能生成二氧化氮或浓硝酸受热分解也能生成二氧化氮，所以通过产生红棕色气体不能说明木炭与浓硝酸发生了反应，故B错误；由浓硝酸得到二氧化氮，氮元素化合价降低，发生还原反应，故C正确；木炭加热至红热，可与空气中的氧气反应生成二氧化碳，不一定是与浓硝酸发生了反应，所以不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应，故D错误。
3．(2025·深圳高级中学摸底考试)下图表示铁与不同浓度硝酸反应时(可加热)，硝酸还原产物分布与硝酸浓度的关系，下列说法正确的是( C )
A．N2O、NO、NO2均为酸性氧化物
B．一般来说，硝酸的浓度越小，其还原产物中高价态的成分越多
C．少量铁粉与足量的浓度为12.2 mol·L－1硝酸反应时，反应的离子方程式为4Fe＋18H＋＋6NO4Fe3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O
D．一定量的铁粉与足量的9.75 mol·L－1 HNO3溶液反应得到标准状况下2.24 L气体，则参加反应的硝酸的物质的量为0.200 mol
解析：NO与碱、水都不反应，属于不成盐氧化物，NO2与水反应生成硝酸和NO，不属于酸性氧化物，N2O也不属于酸性氧化物，故A错误。由题图可知，硝酸浓度越小，生成物中N元素化合价越低，说明浓度越小，还原产物中低价态的成分越多，故B错误。由题图可知，12.2 mol·L－1硝酸的还原产物为物质的量相等的NO和NO2，少量铁粉被氧化为Fe3＋，由于常温下铁遇浓硝酸会发生钝化，因此该反应需要加热，根据得失电子守恒可知，反应的离子方程式为4Fe＋18H＋＋6NO4Fe3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O，故C正确。当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2和N2O，一定量的铁粉与足量的9.75 mol·L－1 HNO3溶液反应得到标准状况下2.24 L(0.1 mol)气体，部分硝酸被还原、部分硝酸生成硝酸铁，若还原产物全是NO，则参加反应的硝酸的物质的量为0.4 mol；若还原产物全是NO2，则参加反应的硝酸的物质的量为0.2 mol；若还原产物全是N2O，则参加反应的硝酸的物质的量为1 mol；所以参加反应的硝酸的物质的量大于0.200 mol，故D错误。
4．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题：
(1)NO的体积为__________L，NO2的体积为________L。
(2)参加反应的HNO3的物质的量是__________________________________________________________。
(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，原硝酸溶液的浓度为______mol·L－1(用含a、V的式子表示)。
(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________g。
解析：(1)n(Cu)＝＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x mol，NO2的物质的量为y mol，气体在标准状况下的总体积为11.2 L，其物质的量为0.5 mol，故有x＋y＝0.5；根据得失电子守恒有3x＋y＝0.51×2，解得x＝0.26，y＝0.24，V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L，V(NO2)＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L。(2)参加反应的HNO3分两部分：一部分显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。(3)HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NO的形式留在溶液中，变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol，加入NaOH溶液至恰好使溶液中的Cu2＋全部转化为沉淀，溶液中只有NaNO3，其物质的量为10－3aV mol，即以NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10－3aV mol，所以原硝酸溶液的浓度为 mol·L－1。(4)由得失电子守恒得2×n(Cu)＝2×n(H2O2)，n(H2O2)＝n(Cu)＝0.51 mol，m(H2O2)＝17.34 g，故需30%的双氧水的质量为＝57.8 g。
答案：(1)5.824 5.376
(2)1.52 mol
(3)
(4)57.8
[思维建模]
金属与硝酸反应的思维模型
考点二 氮及其化合物的相互转化
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1．氮元素的“价—类”二维图
2．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。
INCLUDEPICTURE "关键能力.tif"
1．下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是( D )
A．①和②均属于氮的固定
B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环
C．④中每生成1 mol NO，消耗2 mol O2
D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和被氧化
解析：氮的固定指将单质氮转化为含氮化合物的过程，①和②均属于氮的固定，A正确；由题图可知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；④是O2将NH3氧化为NO，N元素化合价由－3价升高到＋5价，生成1 mol NO失去8 mol电子，失去的电子被O2得到，根据转移电子关系O2～4e－可知，转移8 mol电子需要消耗2 mol O2，C正确；③中NO被氧化为NO，⑤中NO被还原为N2，D错误。
2．(2025·广东名校联考)部分含N或含Mg物质的分类与相应化合价关系如下图所示，下列推断不合理的是( C )
A．自然界中可能存在a→b→c→d的转化
B．将铜丝插入不同浓度的d溶液可能得到b或c
C．f的化学式为Mg3N2，与水反应得到一种酸和一种碱
D．密闭容器中加入c，气体颜色稳定后缩小容器容积，颜色突然变深，随后逐渐变浅，但最终颜色比原稳定时要深
解析：由题图可知，a为氮气或金属镁，b为一氧化氮或氧化镁，c为二氧化氮或四氧化二氮，d为硝酸，e为硝酸盐，f为氮化镁。若为含N物质，则自然界中存在N2NONO2HNO3，A合理；d是硝酸，Cu与浓硝酸反应得到产物NO2，Cu与稀
硝酸反应得到产物NO，B合理；f为氮化镁，Mg为＋2价，N为－3价，f化学式是Mg3N2，Mg3N2与水反应的化学方程式为Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑或Mg3N2＋8H2O===3Mg(OH)2＋2NH3·H2O，并未得到酸，C不合理；c为NO2或N2O4，存在反应2NO2 N2O4，达到平衡后，缩小容器容积时c(NO2)增大，气体颜色突然变深，随后向气体体积缩小的方向(正向)移动，c(NO2)逐渐减小，气体颜色逐渐变浅，根据勒夏特列原理，新平衡c(NO2)比原平衡要大，即颜色比原平衡要深，D合理。
INCLUDEPICTURE "真题研做高考通关.TIF"
1．(2023·新高考江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( B )
A．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：HNO3(稀)NONO2
B．工业制硝酸过程中的物质转化：N2NOHNO3
C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO＋2CON2＋2CO2
D．实验室制备少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
解析：A．铜与稀硝酸发生反应生成NO，NO与O2发生反应生成NO2，A正确；B．氮气与氧气在放电或高温条件下生成NO，NO与水不反应，B错误；C．汽车尾气催化转化器主要将污染性气体NO和CO转化为无污染的气体，故该反应的化学方程式为2NO＋2CON2＋2CO2，C正确；D．实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，D正确。
2.(2024·新高考湖南卷)某学生按右图所示方法进行实验，观察到以下实验现象：①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色；②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深；③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色；④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。
下列说法正确的是( C )
A．开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀硝酸中表面钝化
B．锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀硝酸反应生成了NO2
C．红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
D．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
解析：金属铜遇稀硝酸不会发生钝化，开始阶段铜丝表面气泡释放速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，也可能是反应温度低，反应速度小，故A项说法错误；由于装置内有空气，铜和稀硝酸反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，产生的NO2浓度逐渐增加，气体颜色逐渐变深，故B项说法错误；装置内的NO2能与溶液中的H2O发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体颜色逐渐变浅，故C项说法正确；由于该装置为密闭体系，生成的NO无法排出，逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗，铜丝与液面脱离接触，反应停止，故D项说法错误。
3．(2024·新高考北京卷)HNO3是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备HNO3。
(1)方法一：早期以硝石(含NaNO3)为氮源制备HNO3，反应的化学方程式为H2SO4(浓)＋NaNO3===NaHSO4＋HNO3↑。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和________。
(2)方法二：以NH3为氮源催化氧化制备HNO3，反应原理分三步进行。
第Ⅰ步反应的化学方程式为___________________________________
__________________________________________________________。
答案：(1)难挥发性 (2)4NH3＋5O24NO＋6H2O
课时跟踪练23
[基础巩固]
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对应不准确的一组是( D )
A．硝酸能与FeO反应——酸性和氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——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：能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧化而褪色，也可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，D项不准确。
2．含氮物质种类繁多，如N2、NH3、N2H4、HN3(酸性与醋酸相当)等。下列有关含氮物质的说法正确的是 ( C )
A．N2H4中两个氮原子之间有一对共用电子，故N2H4分子中6个原子可能共平面
B．N2性质不活泼，可作为焊接镁条的保护气
C．N2H4具有还原性，可将AgNO3还原为单质Ag
D．可向NaN3溶液中通CO2来制备HN3
解析：N2H4中氮原子是sp3杂化，呈三角锥形，6个原子不可能共平面，A错误；N2能与镁发生反应3Mg＋N2Mg3N2，故N2不能用作焊接镁条的保护气，B错误；N2H4具有还原性，将AgNO3还原为单质Ag，化学方程式为4AgNO3＋N2H4===4Ag＋N2↑＋4HNO3，C正确；HN3酸性与醋酸相当，故HN3的酸性比碳酸的强，向NaN3溶液中通CO2无法制取HN3，D错误。
3．实验室通过反应2NO＋Na2O2===2NaNO2制备NaNO2。下列实验装置不能达到实验目的的是( D )
A．用装置甲制备NO B．用装置乙干燥NO
C．用装置丙制备NaNO2 D．用装置丁处理尾气
解析：A．装置甲中利用稀硝酸和碳酸钙反应生成的二氧化碳先排尽装置中的空气，然后用Cu与稀硝酸反应制备NO，故A能达到实验目的；B．装置乙中碱石灰可干燥NO，故B能达到实验目的；C．装置丙中发生反应2NO＋Na2O2===2NaNO2，故C能达到实验目的；D．装置丁中吸收尾气的导气管需伸入液面以下，且NO与O2反应的用量不好控制，多余的NO可能会从支管口逸出，不能达到尾气处理的目的，故D不能达到实验目的。
4．下列关于铜与浓硝酸、稀硝酸反应的说法错误的是( A )
A．1 mol浓硝酸被还原转移2 mol电子
B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈，故浓硝酸的氧化性强于稀硝酸
C．Cu与浓、稀硝酸反应都不需要加热
D．生成等量的Cu(NO3)2，消耗浓硝酸的量多
解析：铜和浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，硝酸中N元素的化合价从＋5价降低到＋4价，1 mol 硝酸得到1 mol电子，故1 mol浓硝酸被还原转移1 mol电子，A错误；Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈，故浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，B正确；铜和浓、稀硝酸反应都不需要加热，常温下即可进行，C正确；铜和浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，铜和稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成3 mol硝酸铜，消耗12 mol浓硝酸，8 mol稀硝酸，所以消耗浓硝酸的量多，D正确。
5．(2025·中山统考)自然界中的氮循环部分转化关系如下图所示。
下列说法错误的是( C )
A．氮气分子结构稳定，常温下很难和其他物质发生反应
B．Ⅰ过程属于氮的固定
C．工业上也是利用图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个转化来生产硝酸的
D．图中Ⅱ、Ⅲ为硝化过程，均可通过加入氧化剂实现
解析：氮气分子中含有氮氮三键，结构稳定，常温下很难和其他物质发生反应，故A正确；氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮，Ⅰ过程从N2到NH，属于氮的固定，故B正确；工业上是通过氨的催化氧化生成NO、NO被氧化为NO2、NO2和水反应三个转化来生产硝酸的，故C错误；Ⅱ过程中氮元素化合价从－3价升高到＋3价、Ⅲ过程中氮元素化合价从＋3价升高到＋5价，都为硝化过程，均可通过加入氧化剂实现，故D正确。
6．(2025·深圳模拟)自然界中氮的循环意义重大。其中，部分含氮物质的转化关系呈现在氮及其化合物的“价—类”二维图中。下列说法不正确的是( A )
A．a→b的转化是工业制硝酸的基础
B．既属于g又属于f的盐可用作氮肥
C．汽车中的三元催化器可促进尾气中的b、c向a转化
D．实验室中，常用f与强碱反应产生e来检验f中阳离子的存在
解析：由氮元素的化合价及物质类别，可确定a为N2、b为NO、c为NO2或N2O4、d为HNO3、e为NH3、f为铵盐、g为硝酸盐。工业制硝酸的基础是氨的催化氧化，即NH3→NO，A不正确；既属于g(硝酸盐)又属于f(铵盐)的盐为NH4NO3，它含氮量较高，可用作氮肥，B正确；NO、NO2是大气污染物，利用汽车中的三元催化器，可促进尾气中的NO、NO2与CO作用生成N2和CO2，C正确；实验室中，检验NH时，常用铵盐与强碱在加热条件下反应，通过检验反应产生的NH3检验NH的存在，D正确。
7．氨是一种重要的化工原料，根据下图转化关系判断下列有关表述正确的是( B )
A．浓硝酸见光易分解且易挥发，应用棕色试剂瓶盛放且用胶塞密封
B．戊与丁反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
C．实验室中可以采取加热甲物质的方法制取氨
D．向饱和NaCl溶液中依次通入过量的CO2和NH3，然后过滤可制得乙
解析：氨发生催化氧化生成NO和H2O，NO和O2反应生成NO2，故丙是NO、丁是H2O，戊是NO2；NO2和水反应生成硝酸和NO；氨和氯化氢反应生成氯化铵，甲是NH4Cl；氨、氯化钠、二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠，乙是碳酸氢钠。A．浓硝酸见光易分解且易挥发，应用棕色试剂瓶盛放，浓硝酸具有强氧化性，能腐蚀橡胶塞，不能用胶塞密封，故A错误；B．NO2和水反应生成硝酸和NO，氮元素化合价部分由＋4价升高为＋5价、部分由＋4价降低为＋2价，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故B正确；C．NH4Cl受热分解生成的氨和氯化氢遇冷会重新化合生成氯化铵，不能采取加热NH4Cl的方法制取氨，故C错误；D．氨极易溶于水，二氧化碳在碱性溶液中溶解度增大，向饱和NaCl溶液中先通入过量的NH3，再通入CO2生成碳酸氢钠晶体，故D错误。
8．以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，主要实验流程如图1：
已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应。
②N2H4·H2O的沸点约为118 ℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，反应的离子方程式为__________________________________________________________;
实验中控制温度除用冰水浴外，还可缓慢通入Cl2，理由是__________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图2所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗逐渐滴加NaClO碱性溶液的目的是____________________________，合成N2H4·H2O反应的离子方程式为________________________________________________________;
使用冷凝管的目的是________________________________________。
答案：(1)3Cl2＋6OH－ClO＋5Cl－＋3H2O 避免反应过于剧烈，放出大量的热而导致温度升高
(2)避免N2H4·H2O与NaClO剧烈反应生成N2
CO(NH2)2＋ClO－＋2OH－=== N2H4·H2O＋Cl－＋CO 减少水合肼挥发
[素养提升]
9．某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO，实验装置如下图所示(夹持装置略)。实验开始前，向装置中通入一段时间的N2，排尽装置内的空气。
已知：在溶液中存在反应FeSO4＋NO===[Fe(NO)]SO4(棕色)，该反应可用于检验NO。下列说法错误的是 ( B )
A．装置A中发生反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．装置D中红色铜粉变为黑色，NO发生的是氧化反应
C．装置E中盛放的是FeSO4溶液
D．装置F收集的气体主要为N2
解析：稀硝酸与铜反应生成的NO能被O2氧化，因此实验前需要通入N2，排尽装置中的空气，硝酸具有挥发性，生成的NO中混有少量硝酸蒸气，可先通过水吸收后干燥，再探究干燥的NO在加热时与铜的反应，未反应的NO可以用FeSO4溶液检验。A．装置A中稀硝酸与铜反应生成NO，反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A正确；B．装置D中NO与铜单质在加热条件下发生反应生成氧化铜，红色铜粉变为黑色，该反应中NO转化为氮气，为氧化剂，发生还原反应，B错误；C．装置E中盛放的是FeSO4溶液，用于检验未反应的NO，C正确；D．装置F收集的气体主要为装置D中生成的N2，D正确。
10．下列有关实验操作、现象、解释或结论不正确的是( A )
选项 实验操作 现象 解释或结论
A 向过量的Fe粉中加入稀硝酸，充分反应后，滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
B 浓硝酸久置或光照 变黄色 HNO3不稳定易分解
C Al箔插入浓硝酸中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红色后褪色 浓硝酸具有酸性和强氧化性
解析：向过量的铁粉中加入稀硝酸反应生成Fe2＋，加入KSCN溶液时，溶液颜色不变，故A错误；浓硝酸久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3，故B正确；Al箔遇浓硝酸发生钝化，故C正确；浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色，故D正确。
11．某稀溶液中含有3.5 mol KNO3和2.2 mol H2SO4，向其中加入1.2 mol Fe，充分反应(已知NO被还原为NO)。下列说法正确的是( C )
A．反应过程中转移的电子数为3NA(NA为阿伏加德罗常数的值)
B．反应后生成NO的体积为24.64 L
C．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶3
D．所得溶液中c(NO)＝2.4 mol/L
解析：某稀溶液中含有3.5 mol KNO3和2.2 mol H2SO4，n(H＋)＝4.4 mol，n(NO)＝3.5 mol。向其中加入1.2 mol Fe，充分反应(已知NO被还原为NO)，首先发生的反应是Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，若1.2 mol Fe完全反应，消耗1.2 mol NO、4.8 mol H＋，而H＋只有4.4 mol，可见H＋消耗完，铁过量，故反应消耗1.1 mol Fe、1.1 mol NO，生成1.1 mol Fe3＋、1.1 mol NO气体，铁还剩余0.1 mol，过量Fe和反应产生的Fe3＋发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，因此0.1 mol铁消耗0.2 mol Fe3＋，生成0.3 mol Fe2＋。1.1 mol NO参与反应转移电子数为3.3NA，0.1 mol Fe发生反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，转移电子数为0.2NA，故反应过程中转移电子总数目为3.5NA，A错误；没有给出气体所处状态，无法计算反应生成的NO的体积，B错误；根据上述分析可知，所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝0.3 mol∶(1.1－0.2)mol＝1∶3，C正确；所得溶液中剩余n(NO)＝3.5 mol－1.1 mol＝2.4 mol，溶液体积未知，无法计算反应后溶液中硝酸根离子的浓度，D错误。
12．(2025·惠州调研)某兴趣小组设计实验验证铜与浓硝酸、稀硝酸的反应，装置如下图所示(夹持装置未画出)：
实验一：验证铜与浓硝酸的反应
按图示连接好装置，________后，装入药品，关闭K2、K3，打开K1，一段时间后，再关闭K1，打开K2，加入足量的浓硝酸。
实验二：验证铜与稀硝酸的反应
待装置B中反应完全后……
(1)实验一中的横线上应填入的内容是________________，装置B中装浓硝酸的仪器名称是________。
(2)实验一中“关闭K2、K3，打开K1”的目的是___________________________________________________________。
(3)装置B中发生反应的离子方程式为__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)实验二的后续操作顺序为________(填标号)，打开止水夹后装置C的具支试管中的现象为____________________。
a.打开止水夹 b．打开K1 c．打开K3，加入蒸馏水 d．关闭K1 e．插入铜丝
(5)实验结束后，有同学观察到装置B中溶液呈绿色，装置C中溶液呈蓝色。小组同学认为颜色不同的原因可能如下：
猜想1：硝酸铜的物质的量浓度不同，溶液颜色不同，浓度小时呈蓝色，浓度大时呈绿色。
猜想2：NO2溶解在硝酸铜溶液中，导致溶液颜色不同。
继续实验，打开K1，一段时间后，装置B中溶液变为蓝色，说明________可能成立，请设计实验验证
另一猜想的可能性：__________________________________________
__________________________________________________________。
答案：(1)检查装置的气密性 分液漏斗
(2)利用生成的CO2排尽装置内的空气，防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化
(3)Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
(4)bceda 液面上方出现红棕色气体
(5)猜想2 取装置C中的溶液适量于试管中，加入Cu(NO3)2固体，若溶液变为绿色，则说明猜想1成立
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第23讲 硝酸
氮及其化合物的相互转化
1．掌握硝酸的性质及应用。
2．能从物质类别、氮的化合价变化理解氮及其化合物的转化关系。
3．能从含氮物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。
01
考点梳理 高效演练
考点一 硝酸
1．物理性质：硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
2．化学性质
(1)不稳定性。
化学方程式：_____________________________________。
(2)强氧化性。
硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。
a．与金属反应(填化学方程式，下同)。
稀硝酸与铜反应：________________________________________________。
浓硝酸与铜反应：_________________________________________________。
b．与非金属反应。
浓硝酸与C反应：_______________________________________________。
c．与还原性化合物反应。
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、FeSO4等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：
______________________________________________。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
[易错秒判]
(1)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化( )
(2)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S( )
(3)铜、碳分别与浓硝酸反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性( )
(4)试管内壁上的银镜既可用稀硝酸除去，也可用氨水除去( )
(5)浓硝酸和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同( )
√
×
×
×
√
下列说法不正确的是( )
A．Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2
B．Ⅱ中的现象说明常温下铁在浓硝酸中发生钝化
C．过量铁与稀硝酸反应生成亚铁盐
D．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸的强
√
解析：无色气体NO遇O2生成红棕色气体NO2，Ⅰ中气体由无色变为红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2，A正确；Ⅱ中现象说明Fe在冷的浓硝酸中发生钝化，B正确；铁与稀硝酸反应先生成硝酸铁，过量的铁把硝酸铁还原为硝酸亚铁，C正确；硝酸的浓度越大，氧化性越强，故浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强，D错误。
2．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是( )
A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定都是氮氧化物
B．②中产生红棕色气体，说明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C．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
√
解析：浓硝酸不稳定，受热分解生成二氧化氮、氧气和水，所以①中还有氧气产生，故A错误；木炭与浓硝酸反应能生成二氧化氮或浓硝酸受热分解也能生成二氧化氮，所以通过产生红棕色气体不能说明木炭与浓硝酸发生了反应，故B错误；由浓硝酸得到二氧化氮，氮元素化合价降低，发生还原反应，故C正确；木炭加热至红热，可与空气中的氧气反应生成二氧化碳，不一定是与浓硝酸发生了反应，所以不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应，故D错误。
√
当硝酸浓度为9.75 mol·L－1时还原产物是NO、NO2和N2O，一定量的铁粉与足量的9.75 mol·L－1 HNO3溶液反应得到标准状况下2.24 L(0.1 mol)气体，部分硝酸被还原、部分硝酸生成硝酸铁，若还原产物全是NO，则参加反应的硝酸的物质的量为0.4 mol；若还原产物全是NO2，则参加反应的硝酸的物质的量为0.2 mol；若还原产物全是N2O，则参加反应的硝酸的物质的量为1 mol；所以参加反应的硝酸的物质的量大于0.200 mol，故D错误。
4．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题：
(1)NO的体积为__________L，NO2的体积为________L。
(2)参加反应的HNO3的物质的量是____________________________。
(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，
恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，原硝酸溶液的浓度为____________
mol·L－1(用含a、V的式子表示)。
(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________g。
5.824
5.376
1.52 mol
57.8
[思维建模]
金属与硝酸反应的思维模型
考点二 氮及其化合物的相互转化
1．氮元素的“价—类”二维图
2．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．(2025·广东名校联考)部分含N或含Mg物质的分类与相应化合价关系如下图所示，下列推断不合理的是( )
A．自然界中可能存在a→b→c→d的转化
B．将铜丝插入不同浓度的d溶液可能得到b或c
C．f的化学式为Mg3N2，与水反应得到一种酸
和一种碱
D．密闭容器中加入c，气体颜色稳定后缩小容器容积，颜色突然变深，随后逐渐变浅，但最终颜色比原稳定时要深
√
c为NO2或N2O4，存在反应2NO2 N2O4，达到平衡后，缩小容器容积时c(NO2)增大，气体颜色突然变深，随后向气体体积缩小的方向(正向)移动，c(NO2)逐渐减小，气体颜色逐渐变浅，根据勒夏特列原理，新平衡c(NO2)比原平衡要大，即颜色比原平衡要深，D合理。
02
真题研做 高考通关
√
2.(2024·新高考湖南卷)某学生按右图所示方法进行实验，
观察到以下实验现象：①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形
瓶内气体呈红棕色；②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，
气体颜色逐渐变深；③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色；④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。
下列说法正确的是( )
A．开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀硝酸中表面钝化
B．锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀硝酸反应生成了NO2
C．红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
D．铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
√
解析：金属铜遇稀硝酸不会发生钝化，开始阶段铜丝表面气泡释放速率较慢，可能的原因是铜表面有氧化铜，也可能是反应温度低，反应速度小，故A项说法错误；由于装置内有空气，铜和稀硝酸反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，产生的NO2浓度逐渐增加，气体颜色逐渐变深，故B项说法错误；装置内的NO2能与溶液中的H2O发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体颜色逐渐变浅，故C项说法正确；由于该装置为密闭体系，生成的NO无法排出，逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗，铜丝与液面脱离接触，反应停止，故D项说法错误。
3．(2024·新高考北京卷)HNO3是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备HNO3。
(1)方法一：早期以硝石(含NaNO3)为氮源制备HNO3，反应的化学方程式为H2SO4(浓)＋NaNO3===NaHSO4＋HNO3↑。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和___________。
难挥发性课时跟踪练23
[基础巩固]
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对应不准确的一组是( D )
A．硝酸能与FeO反应——酸性和氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——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：能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧化而褪色，也可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，D项不准确。
2．含氮物质种类繁多，如N2、NH3、N2H4、HN3(酸性与醋酸相当)等。下列有关含氮物质的说法正确的是 ( C )
A．N2H4中两个氮原子之间有一对共用电子，故N2H4分子中6个原子可能共平面
B．N2性质不活泼，可作为焊接镁条的保护气
C．N2H4具有还原性，可将AgNO3还原为单质Ag
D．可向NaN3溶液中通CO2来制备HN3
解析：N2H4中氮原子是sp3杂化，呈三角锥形，6个原子不可能共平面，A错误；N2能与镁发生反应3Mg＋N2Mg3N2，故N2不能用作焊接镁条的保护气，B错误；N2H4具有还原性，将AgNO3还原为单质Ag，化学方程式为4AgNO3＋N2H4===4Ag＋N2↑＋4HNO3，C正确；HN3酸性与醋酸相当，故HN3的酸性比碳酸的强，向NaN3溶液中通CO2无法制取HN3，D错误。
3．实验室通过反应2NO＋Na2O2===2NaNO2制备NaNO2。下列实验装置不能达到实验目的的是( D )
A．用装置甲制备NOB．用装置乙干燥NO
C．用装置丙制备NaNO2D．用装置丁处理尾气
解析：A．装置甲中利用稀硝酸和碳酸钙反应生成的二氧化碳先排尽装置中的空气，然后用Cu与稀硝酸反应制备NO，故A能达到实验目的；B．装置乙中碱石灰可干燥NO，故B能达到实验目的；C．装置丙中发生反应2NO＋Na2O2===2NaNO2，故C能达到实验目的；D．装置丁中吸收尾气的导气管需伸入液面以下，且NO与O2反应的用量不好控制，多余的NO可能会从支管口逸出，不能达到尾气处理的目的，故D不能达到实验目的。
4．下列关于铜与浓硝酸、稀硝酸反应的说法错误的是( A )
A．1 mol浓硝酸被还原转移2 mol电子
B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈，故浓硝酸的氧化性强于稀硝酸
C．Cu与浓、稀硝酸反应都不需要加热
D．生成等量的Cu(NO3)2，消耗浓硝酸的量多
解析：铜和浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，硝酸中N元素的化合价从＋5价降低到＋4价，1 mol 硝酸得到1 mol电子，故1 mol浓硝酸被还原转移1 mol电子，A错误；Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈，故浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，B正确；铜和浓、稀硝酸反应都不需要加热，常温下即可进行，C正确；铜和浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，铜和稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成3 mol硝酸铜，消耗12 mol浓硝酸，8 mol稀硝酸，所以消耗浓硝酸的量多，D正确。
5．(2025·中山统考)自然界中的氮循环部分转化关系如下图所示。
下列说法错误的是( C )
A．氮气分子结构稳定，常温下很难和其他物质发生反应
B．Ⅰ过程属于氮的固定
C．工业上也是利用图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个转化来生产硝酸的
D．图中Ⅱ、Ⅲ为硝化过程，均可通过加入氧化剂实现
解析：氮气分子中含有氮氮三键，结构稳定，常温下很难和其他物质发生反应，故A正确；氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮，Ⅰ过程从N2到NH，属于氮的固定，故B正确；工业上是通过氨的催化氧化生成NO、NO被氧化为NO2、NO2和水反应三个转化来生产硝酸的，故C错误；Ⅱ过程中氮元素化合价从－3价升高到＋3价、Ⅲ过程中氮元素化合价从＋3价升高到＋5价，都为硝化过程，均可通过加入氧化剂实现，故D正确。
6．(2025·深圳模拟)自然界中氮的循环意义重大。其中，部分含氮物质的转化关系呈现在氮及其化合物的“价—类”二维图中。下列说法不正确的是( A )
A．a→b的转化是工业制硝酸的基础
B．既属于g又属于f的盐可用作氮肥
C．汽车中的三元催化器可促进尾气中的b、c向a转化
D．实验室中，常用f与强碱反应产生e来检验f中阳离子的存在
解析：由氮元素的化合价及物质类别，可确定a为N2、b为NO、c为NO2或N2O4、d为HNO3、e为NH3、f为铵盐、g为硝酸盐。工业制硝酸的基础是氨的催化氧化，即NH3→NO，A不正确；既属于g(硝酸盐)又属于f(铵盐)的盐为NH4NO3，它含氮量较高，可用作氮肥，B正确；NO、NO2是大气污染物，利用汽车中的三元催化器，可促进尾气中的NO、NO2与CO作用生成N2和CO2，C正确；实验室中，检验NH时，常用铵盐与强碱在加热条件下反应，通过检验反应产生的NH3检验NH的存在，D正确。
7．氨是一种重要的化工原料，根据下图转化关系判断下列有关表述正确的是( B )
A．浓硝酸见光易分解且易挥发，应用棕色试剂瓶盛放且用胶塞密封
B．戊与丁反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
C．实验室中可以采取加热甲物质的方法制取氨
D．向饱和NaCl溶液中依次通入过量的CO2和NH3，然后过滤可制得乙
解析：氨发生催化氧化生成NO和H2O，NO和O2反应生成NO2，故丙是NO、丁是H2O，戊是NO2；NO2和水反应生成硝酸和NO；氨和氯化氢反应生成氯化铵，甲是NH4Cl；氨、氯化钠、二氧化碳、水反应生成碳酸氢钠，乙是碳酸氢钠。A．浓硝酸见光易分解且易挥发，应用棕色试剂瓶盛放，浓硝酸具有强氧化性，能腐蚀橡胶塞，不能用胶塞密封，故A错误；B．NO2和水反应生成硝酸和NO，氮元素化合价部分由＋4价升高为＋5价、部分由＋4价降低为＋2价，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，故B正确；C．NH4Cl受热分解生成的氨和氯化氢遇冷会重新化合生成氯化铵，不能采取加热NH4Cl的方法制取氨，故C错误；D．氨极易溶于水，二氧化碳在碱性溶液中溶解度增大，向饱和NaCl溶液中先通入过量的NH3，再通入CO2生成碳酸氢钠晶体，故D错误。
8．以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，主要实验流程如图1：
已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应。
②N2H4·H2O的沸点约为118 ℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，反应的离子方程式为__________________________________________________________;
实验中控制温度除用冰水浴外，还可缓慢通入Cl2，理由是__________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图2所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗逐渐滴加NaClO碱性溶液的目的是____________________________，合成N2H4·H2O反应的离子方程式为________________________________________________________;
使用冷凝管的目的是________________________________________。
答案：(1)3Cl2＋6OH－ClO＋5Cl－＋3H2O 避免反应过于剧烈，放出大量的热而导致温度升高
(2)避免N2H4·H2O与NaClO剧烈反应生成N2
CO(NH2)2＋ClO－＋2OH－=== N2H4·H2O＋Cl－＋CO 减少水合肼挥发
[素养提升]
9．某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO，实验装置如下图所示(夹持装置略)。实验开始前，向装置中通入一段时间的N2，排尽装置内的空气。
已知：在溶液中存在反应FeSO4＋NO===[Fe(NO)]SO4(棕色)，该反应可用于检验NO。下列说法错误的是 ( B )
A．装置A中发生反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．装置D中红色铜粉变为黑色，NO发生的是氧化反应
C．装置E中盛放的是FeSO4溶液
D．装置F收集的气体主要为N2
解析：稀硝酸与铜反应生成的NO能被O2氧化，因此实验前需要通入N2，排尽装置中的空气，硝酸具有挥发性，生成的NO中混有少量硝酸蒸气，可先通过水吸收后干燥，再探究干燥的NO在加热时与铜的反应，未反应的NO可以用FeSO4溶液检验。A．装置A中稀硝酸与铜反应生成NO，反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A正确；B．装置D中NO与铜单质在加热条件下发生反应生成氧化铜，红色铜粉变为黑色，该反应中NO转化为氮气，为氧化剂，发生还原反应，B错误；C．装置E中盛放的是FeSO4溶液，用于检验未反应的NO，C正确；D．装置F收集的气体主要为装置D中生成的N2，D正确。
10．下列有关实验操作、现象、解释或结论不正确的是( A )
选项 实验操作 现象 解释或结论
A 向过量的Fe粉中加入稀硝酸，充分反应后，滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
B 浓硝酸久置或光照 变黄色 HNO3不稳定易分解
C Al箔插入浓硝酸中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红色后褪色 浓硝酸具有酸性和强氧化性
解析：向过量的铁粉中加入稀硝酸反应生成Fe2＋，加入KSCN溶液时，溶液颜色不变，故A错误；浓硝酸久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3，故B正确；Al箔遇浓硝酸发生钝化，故C正确；浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红色后褪色，故D正确。
11．某稀溶液中含有3.5 mol KNO3和2.2 mol H2SO4，向其中加入1.2 mol Fe，充分反应(已知NO被还原为NO)。下列说法正确的是( C )
A．反应过程中转移的电子数为3NA(NA为阿伏加德罗常数的值)
B．反应后生成NO的体积为24.64 L
C．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶3
D．所得溶液中c(NO)＝2.4 mol/L
解析：某稀溶液中含有3.5 mol KNO3和2.2 mol H2SO4，n(H＋)＝4.4 mol，n(NO)＝3.5 mol。向其中加入1.2 mol Fe，充分反应(已知NO被还原为NO)，首先发生的反应是Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，若1.2 mol Fe完全反应，消耗1.2 mol NO、4.8 mol H＋，而H＋只有4.4 mol，可见H＋消耗完，铁过量，故反应消耗1.1 mol Fe、1.1 mol NO，生成1.1 mol Fe3＋、1.1 mol NO气体，铁还剩余0.1 mol，过量Fe和反应产生的Fe3＋发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，因此0.1 mol铁消耗0.2 mol Fe3＋，生成0.3 mol Fe2＋。1.1 mol NO参与反应转移电子数为3.3NA，0.1 mol Fe发生反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，转移电子数为0.2NA，故反应过程中转移电子总数目为3.5NA，A错误；没有给出气体所处状态，无法计算反应生成的NO的体积，B错误；根据上述分析可知，所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝0.3 mol∶(1.1－0.2)mol＝1∶3，C正确；所得溶液中剩余n(NO)＝3.5 mol－1.1 mol＝2.4 mol，溶液体积未知，无法计算反应后溶液中硝酸根离子的浓度，D错误。
12．(2025·惠州调研)某兴趣小组设计实验验证铜与浓硝酸、稀硝酸的反应，装置如下图所示(夹持装置未画出)：
实验一：验证铜与浓硝酸的反应
按图示连接好装置，________后，装入药品，关闭K2、K3，打开K1，一段时间后，再关闭K1，打开K2，加入足量的浓硝酸。
实验二：验证铜与稀硝酸的反应
待装置B中反应完全后……
(1)实验一中的横线上应填入的内容是________________，装置B中装浓硝酸的仪器名称是________。
(2)实验一中“关闭K2、K3，打开K1”的目的是___________________________________________________________。
(3)装置B中发生反应的离子方程式为__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)实验二的后续操作顺序为________(填标号)，打开止水夹后装置C的具支试管中的现象为____________________。
a.打开止水夹 b．打开K1 c．打开K3，加入蒸馏水 d．关闭K1 e．插入铜丝
(5)实验结束后，有同学观察到装置B中溶液呈绿色，装置C中溶液呈蓝色。小组同学认为颜色不同的原因可能如下：
猜想1：硝酸铜的物质的量浓度不同，溶液颜色不同，浓度小时呈蓝色，浓度大时呈绿色。
猜想2：NO2溶解在硝酸铜溶液中，导致溶液颜色不同。
继续实验，打开K1，一段时间后，装置B中溶液变为蓝色，说明________可能成立，请设计实验验证
另一猜想的可能性：__________________________________________
__________________________________________________________。
答案：(1)检查装置的气密性 分液漏斗
(2)利用生成的CO2排尽装置内的空气，防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化
(3)Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
(4)bceda 液面上方出现红棕色气体
(5)猜想2 取装置C中的溶液适量于试管中，加入Cu(NO3)2固体，若溶液变为绿色，则说明猜想1成立
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