第22讲 硝酸、含氮化合物的转化(Word教师用书)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（鲁科版2019 单选版）

第22讲　硝酸、含氮化合物的转化 【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 1．物理性质 2．化学性质 (1)不稳定性：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 (2)强氧化性：硝酸不论浓、稀都有强氧化性，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。 [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.× 正误判断 (1)(2023·浙江卷)常温下铁与浓硝酸反应制备NO2(　　) (2)(2021·河北卷)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(　　) (3)(2021·山东卷)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(　　) (4)(2022·浙江卷)浓HNO3与铁在常温下不反应，所以可用铁质容器贮运浓硝酸(　　) (5)(2022·山东卷)浓HNO3保存在棕色细口瓶中(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ (北京卷)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 学生用书↓第123页 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：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二氧化氮和氧气，A正确；通过A分析可知，浓硝酸受热可以分解产生二氧化氮和氧气，所以②中红棕色气体可能来源于硝酸分解，即不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应，B正确；实验③中木炭没有与浓硝酸接触，浓硝酸没有被加热，生成的红棕色气体二氧化氮只能是挥发出的硝酸蒸气与红热木炭反应，或是挥发出的硝酸受热分解，从生成的二氧化氮看，都是来源于HNO3中＋5价氮元素，所以红棕色气体是还原产物，C正确；由于空气中含有氧气，因此红热的木炭可能与氧气反应产生了CO2，且③中木炭和浓硝酸并没有接触，因此不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应，D错误。答案选D。 考向一　金属与硝酸反应的定性、定量分析 1．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 2．在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是0.4 mol·L－1、0.1 mol·L－1，向该混合液中加入1.92 g 铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中铜离子物质的量浓度是(假设反应后溶液体积不变)____________。 答案：0.225 mol·L－1 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。 3．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________。 答案：0.11 mol 解析：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；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。 归纳总结 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 　　 考向二　硝酸和硝酸盐的性质探究 4．(2023·福建泉州模拟预测)Cu与浓HNO3反应是中学阶段一个重要反应，某兴趣小组对实验中的一些现象及产物进行实验探究。 回答下列问题： (1)Cu与浓HNO3反应的离子方程式为_______________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)关于该实验，下列说法错误的是________(填字母)。 A．该反应需要加热才能进行 B．可通过抽动铜丝控制反应的开始和停止 C．反应后迅速生成大量红棕色气体 D．烧杯中仅发生中和反应 (3)小组同学发现Cu与浓HNO3反应所得混合溶液为绿色，Cu与稀HNO3反应所得混合溶液为蓝色，针对绿色产生的原因展开探究。 提出猜想： 猜想a：Cu(NO3)2浓度大 学生用书↓第124页 猜想b：NO2溶解在Cu(NO3)2溶液中 猜想c：由于NO2与水反应能够生成HNO2，HNO2与Cu2＋能够发生可逆反应 Cu2＋＋xHNO2[Cu(NO2)x](x－2)－(绿色)＋xH＋ 实验探究： 实验ⅰ：配制饱和Cu(NO3)2溶液，溶液呈蓝色。 实验ⅱ：取适量Cu与浓HNO3反应后的溶液，置于图2所示装置中，鼓入空气后，溶液上方可观察到__________________，5 min后，溶液完全变为蓝色。 实验ⅲ：取适量Cu与浓HNO3反应后的溶液，置于图2所示装置中，鼓入氮气后，溶液上方现象与实验ⅱ相同，但5 min后，溶液仍为绿色。 实验结论： 对比实验ⅱ与实验ⅲ，可推测Cu(NO3)2溶液为绿色的原因主要是________________________________________________________________________。 (4)小组同学还针对产物Cu(NO3)2的热稳定性进行探究。如图3所示的实验装置A中，用酒精喷灯对Cu(NO3)2固体加强热，产生红棕色气体，在装置C中收集到无色气体，经验证为O2。当反应结束以后，试管中残留固体为红色。 ①从实验安全角度考虑，需要在A、B间加入__________装置。 ②图4为Cu(NO3)2样品高温过程的热重曲线(样品质量分数w%随温度变化的曲线)。Cu(NO3)2加热到200 ℃的化学方程式为____________________________________________________ ______________________________________________________________________________， 继续高温至1 000 ℃生成____________(填化学式)固体。 答案：(1)Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O　(2)AD　(3)有红棕色气体放出　NO2溶于Cu(NO3)2溶液中　(4)①防倒吸　②2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑　Cu2O 解析：铜丝与浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铜和水，抽动铜丝可以控制反应的发生和停止，干燥管可以防止倒吸，尾气用NaOH溶液吸收。(1)铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和H2O，离子方程式为Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；(2)铜与浓硝酸反应不需加热，A错误；可以通过抽动铜丝控制反应的发生和停止，B正确；铜与浓硝酸反应生成二氧化氮红棕色气体，C正确；烧杯中有硝酸和氢氧化钠的中和反应，还有二氧化氮气体与氢氧化钠发生的氧化还原反应，D错误；错误的有AD；(3)实验ⅰ证明硝酸铜溶液为蓝色，实验ⅱ取Cu与浓HNO3反应所得绿色溶液通入空气，可以看到溶液上方有红棕色气体，由于空气把溶解在硝酸中的NO2带出，气体呈红棕色，对比实验ⅲ通入氮气也有红棕色，但是溶液仍为绿色，原因是空气中的氧气与二氧化氮和H2O反应生成硝酸，二氧化氮反应完绿色消失，溶液显蓝色，而通入氮气没有发生反应，溶液仍然为绿色，证明溶液为绿色的原因主要是NO2溶于Cu(NO3)2溶液中；(4)①固体加热产生气体通入溶液中，从实验安全角度考虑，应该在两种装置之间加防倒吸装置，从热重曲线上得出，加热到200 ℃时，固体质量剩余42.6%，＝≈42.6%，因此加热到200 ℃分解为CuO、NO2、O2，反应的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑；②加热到1 000 ℃时CuO又分解，固体只剩余Cu2O。 考点二　基于“价类二维图”理解氮及其化合物的转化关系 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。 学生用书↓第125页 (全国卷Ⅱ)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是(　　) A．雾和霾的分散剂相同 B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂 D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关 答案：C 解析：NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C项错误；雾和霾的分散剂都是空气，A项正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，B项正确；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D项正确。 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2NO2N2O4 D．d的溶液与Cu反应可生成b或c 答案：B 解析：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2NO2N2O4，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。 1．(2023·天津河东统考二模)自然界中时刻存在着氮的转化。下图为N2分子在催化剂作用下发生一系列转化示意图。 下列叙述正确的是(　　) A．N2→NH3，NH3→NO均属于氮的固定 B．使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量 C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂 D．在催化剂a作用下，氮原子发生了氧化反应 答案：B 解析：把游离态的氮转化为氮的化合物，称为氮的固定，N2→NH3属于氮的固定，NH3→NO不属于氮的固定，A错误；催化剂可以提高化学反应速率，可以提高单位时间内生成物的产量，B正确；催化剂a作用下，N2→NH3，断裂非极性共价键NN键，催化剂b作用下，NH3→NO，断裂极性共价键N—H键，C错误；催化剂a作用下，N2→NH3，氮原子化合价从0价降低至－3价，发生了还原反应，D错误。 2．(2023·河北石家庄模拟)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是(　　) 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氧化 答案：D 解析：氮的固定指将N2转化为氮的化合物，反应①将N2转化为NO，属于氮的固定，反应②属于植物固氮，A正确；由题图知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；反应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－，得8 mol电子需要2 mol O2，C正确；反应③中NO被氧化为NO，氮元素被氧化，反应⑤中NO被还原为N2，氮元素被还原，D错误。 3．(2023·广东江门校考模拟预测)“价类二维图”能体现化学变化之美。氮元素的“价类二维图”如图，下列说法正确的是(　　) 学生用书↓第126页 A．a可作保护气，不与任何物质反应 B．d的浓溶液盛放在橡胶塞的棕色细口瓶中并贮存在阴暗的地方 C．e在催化剂条件下氧化得到c D．f可用作植物生长的肥料 答案：D 解析：由“价类二维图”可知a为N2，b为NO，c为NO2，d为HNO3，f为NH3·H2O，e为NH3，据此解答。N2性质稳定，常用作保护气，但在一定条件下可与氧气、氢气等发生反应，故A错误；浓硝酸具有强氧化性，能氧化橡胶，不能用橡胶塞试剂瓶保存，故B错误；NH3催化氧化只能生成NO，不能直接生成NO2，故C错误；氮是植物生长的重要元素，因此NH3·H2O可用作植物生长的肥料，故D正确。 4．(2023·广东佛山调研)如图是某元素的“价—类”二维图。其中正盐g与NaOH反应可生成f，d的相对分子质量比c大16。下列说法正确的是(　　) A．f可经催化氧化生成d B．c和d都可用排水法收集 C．b的浓溶液具有吸水性，可用来干燥气体 D．实验室制备f时，可以将其浓溶液滴入碱石灰中进行制取 答案：D 解析：g能与NaOH反应生成氢化物，则g是铵盐，f是氨气，e是氮气，d的相对分子质量比c大16，则d是二氧化氮，c是一氧化氮，b是硝酸，a是硝酸盐。氨气经催化氧化生成一氧化氮，而不是二氧化氮，A错误；二氧化氮与水反应，因此NO2不能用排水法收集，B错误；浓硝酸不具有吸水性，不可用来干燥气体，C错误；实验室制备NH3时，可以将浓氨水滴入碱石灰中进行制取，D正确。 温室气体CO2的过度排放对全球气体生态影响严重，国际社会于1992年签署了《联合国气候变化框架公约》、2009年推出了《哥本哈根协议》。 T000T能源可分为不可再生能源(如煤、油、天然气)、可再生能源(如风能、水能、太阳能等)。能源低碳的核心在于通过技术创新尽可能地减少煤、石油等高碳能源的消耗，减少CO2的排放，保持全球气体生态平衡。控制、降低大气中CO2的主要措施：(1)节能减排提高能源利用率。高效利用化石燃料，发展煤气化、液化技术。(2)发展碳捕捉、封存技术。开发新技术捕捉CO2，实现CO2的再利用，实现低碳未来。(3)发展清洁能源。大力推广可再生能源(如风能、太阳能、氢能等)替代化石能源。 碳达峰　碳中和 “碳达峰”指的是，在某一个时间点，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值，之后逐步回落。 “碳中和”指的是，在一定时间内，通过植树造林、节能减排等途径，抵消自身所产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。 1．煤的气化、液化、热化学方向 煤的液化可以合成甲醇。已知①气化：C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋90.1 kJ·mol－1 ②催化液化：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1，则C(s)＋H2O(g)＋H2(g)===CH3OH(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。 答案：＋41.1 2．碳捕捉：离子反应方向、电化学方向 (1)科学家利用NaOH溶液“捕捉”空气中的CO2，反应过程如图所示，写出“捕捉室”、沉淀池中的离子方程式：____________________________________________________________。 学生用书↓第127页 (2)如图为“固定CO2”的电化学装置，放电时可将CO2转化为C和Li2CO3，充电时释放出CO2和O2。放电时的正极反应式为__________________________________________________ _______________________________________________________________________________， 每生成1 mol C理论上消耗Li________ g。 答案：(1)CO2＋2OH－===CO＋H2O、 CO＋CaO＋H2O===CaCO3↓＋2OH－ (2)3CO2＋4e－＋4Li＋===C＋2Li2CO3　28 3．化学反应速率、化学平衡方向 CH4-CO2催化重整对CO2的减排具有重要意义。反应为CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。 科学家对上述反应提出如下反应历程(X代表一种或多种中间产物)： 第一步：CH4＋CO2===X　慢反应 第二步：X===2CO＋2H2　快反应 (1)X的化学式为________。 (2)总反应的反应速率取决于第________(填“一”或“二”)步反应。 (3)按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压条件下发生上述反应，温度对CO和H2产率的影响如图所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是______________________________________ ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案：(1)C2H4O2　(2)一 (3)900 ℃时CO、H2的产率已较高，高于900 ℃时，升高温度对产率影响较小，900 ℃催化剂催化效果好 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”。 学生用书↓第128页 (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”。 1．(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 答案：D 解析：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。 2．(2021·全国乙卷)我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是(　　) A．将重质油裂解为轻质油作为燃料 B．大规模开采可燃冰作为新能源 C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染 D．研发催化剂将CO2还原为甲醇 答案：D 解析：将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故A不符合题意；大规模开采可燃冰作为新能源，会增大二氧化碳的排放量，不符合碳中和的要求，故B不符合题意；通过清洁煤技术减少煤燃烧污染，不能减少二氧化碳的排放量，达不到碳中和的目的，故C不符合题意；研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇，可以减少二氧化碳的排放量，达到碳中和的目的，故D符合题意。 3．(2021·山东卷)有利于实现“碳达峰、碳中和”的是(　　) A．风能发电 B．粮食酿酒 C．燃煤脱硫 D．石油裂化 答案：A 解析：碳达峰是指我国承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低；碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。 1．做好“十四五”生态环境保护工作，要正确处理高质量发展与高水平生态环境保护之间的关系。下列做法正确的是(　　) A．秸秆在农田里焚烧成草木灰，使之变成肥料 B．大力实施垃圾分类与回收，实现垃圾资源化 C．用硝酸溶解电路板上的铜，残渣倒入下水道 D．含Hg2＋废水加入过量碱溶液，反应后直接排放 答案：B 解析：田间焚烧秸秆虽然能增加草木灰肥料，但燃烧过程中产生大量二氧化碳、灰尘，易造成环境污染，且易引起火灾，故A不符合题意；大力实施垃圾分类与回收，实现垃圾资源化，能达到生活垃圾治理减量化、无害化、资源化的目标，减少环境污染、促进资源循环利用，故B符合题意；用硝酸溶解电路板上的铜后，残渣倒入下水道，残渣中含有的有害物质会污染水源，造成环境污染，故C不符合题意；含Hg2＋废水加过量碱溶液反应后直接排放，反应液中含有的有害物质会污染水源，造成环境污染，故D不符合题意。 2．形成酸雨的过程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．含NOx、SO2的烟气和酸雨的分散剂相同 B．酸雨沉降到地面后酸性还会有所增强 C．机动车尾气中的NOx来源于燃油中的含氮物质 D．在已酸化的土壤中加消石灰可以减少酸雨的形成 答案：B 解析：含NOx、SO2的烟气的分散剂是空气，酸雨的分散剂是水，两者不同，故A错误；机动车尾气中的NOx来源于在电火花的条件下，空气中氮气和氧气反应生成的氮的氧化物，故C错误；在已酸化的土壤中加消石灰可以中和土壤的酸性，不能减少酸雨的形成，故D错误。 3．利用Cu-ZSM-5分子筛催化剂，NH3可脱除燃煤烟气中的NO和NO2，生成两种无毒物质，其反应历程如图所示，下列说法正确的是(　　) 学生用书↓第129页 A．上述总反应为2NH3＋NO＋NO2===2N2＋3H2O B．X是HNO3、Y是N2 C．阶段②④中都是氧化还原反应 D．NH3、NH中的化学键形成方式完全相同 答案：A 解析：根据质量守恒，由转化③可知X为N2和H2O，由转化④可知Y是N2，B错误；根据反应历程图可知，进入体系的物质NH3、NO、NO2为反应物，从体系出来的物质N2、H2O为生成物，故题述总反应：2NH3＋NO＋NO2===2N2＋3H2O，A正确；根据反应历程图可知，阶段②元素化合价未发生改变，属于非氧化还原反应，阶段④有元素化合价发生改变，属于氧化还原反应，C错误；NH3中化学键为共价键，而NH中则存在配位键，故化学键形成方式不完全相同，D错误。 4．“碳捕捉技术”是指通过一定的方法将工业生产中产生的CO2分离出来并利用。如可利用NaOH溶液来捕捉CO2，其基本过程如下图所示(部分条件及物质未给出)。 下列有关该方法的叙述中正确的是(　　) ①能耗大是该方法的一大缺点　②整个过程中，只有一种物质可以循环利用　③“反应分离”环节中，分离物质的基本操作是蒸发结晶，过滤　④该方法可减少碳排放，捕捉到的CO2还可用来制备甲醇等产品 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案：D 解析：由题可知基本过程中有两个反应：二氧化碳与氢氧化钠反应，碳酸钙的高温分解，高温分解需要消耗较大的能量，是“碳捕捉技术”的一大缺点，故①正确；循环利用的应该有CaO和NaOH两种物质，故②错误；“反应分离”过程中分离物质的操作应该是过滤，故③错误；工业上可用CO2制备甲醇，故④正确。 5．为应对全球气候问题，中国政府承诺“2030年前碳达峰”“2060年碳中和”。科学家使用络合物作催化剂，用多聚物来捕获二氧化碳，反应可能的过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．该反应若得以推广将有利于碳中和 B．反应过程中只有极性键的断裂和形成 C．总反应方程式为CO2＋3H2CH3OH＋H2O D．开发太阳能、风能等再生能源可降低CO2、CH4等温室气体的碳排放 答案：B 解析：第2、4步有H2参与反应，存在非极性键的断裂，故B错误。 课时测评22　硝酸、含氮化合物的转化 (时间：45分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－7题，每题8分，第8题22分，第9题22分，共100分) 1．下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是(　　) A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色 B．硝酸能与FeO反应，只表现氧化性 C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体 D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色 答案：D 解析：硝酸是一种具有强氧化性的强酸，并且浓度越大，氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故A错误；硝酸是一种强氧化性酸，可氧化许多还原性物质，因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S，与FeO反应时表现氧化性和酸性，故B、C错误。 2．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　) 序号 实验操作 现象 解释或结论 ① 过量的铁粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋ ② 浓HNO3久置或光照 变黄色 HNO3不稳定，易分解 ③ 铝箔插入稀HNO3中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜 ④ 用玻璃棒蘸取浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红色后褪色 浓HNO3具有酸性和强氧化性 A．①②　　 B．③④　　 C．②③④　　 D．②④ 答案：D 解析：过量的铁粉中加入稀HNO3生成Fe2＋，加入KSCN溶液时颜色不变，故①错误；浓HNO3久置变黄色是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3所致，故②正确；铝箔遇浓HNO3发生钝化，稀HNO3会使铝箔溶解，故③错误；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④正确。 3．(2023·河北五校联盟联考)用体积相同的15 mol·L－1HNO3、4 mol·L－1HNO3分别将两份等质量的铜片完全溶解，发生如下反应：①4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，所得溶液为绿色，②8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所得溶液为蓝色。 用注射器分别取①②中的少量溶液，夹上弹簧夹，完成如下实验： Ⅰ 向外拉动注射器活塞 ①中液面上方呈红棕色…… Ⅱ ②中无明显变化 下列分析正确的是(　　) A．①中产生NO2，②中产生NO，说明氧化性：稀HNO3＞浓HNO3 B．溶解等量的Cu，消耗HNO3(稀)的物质的量多于HNO3(浓) C．Ⅰ中溶液上方呈红棕色，其原因是压强减小，NO2从溶液中逸出 D．向外拉动注射器活塞时，①中溶液颜色不会发生变化 答案：C 解析：①中产生NO2，②中产生NO，①比②反应更剧烈，说明浓硝酸的得电子能力强，氧化性：稀HNO3＜浓HNO3，A错误；溶解1 mol Cu消耗的HNO3(浓)为4 mol，消耗的HNO3(稀)为 mol，由此可知溶解等量的铜消耗HNO3(浓)的物质的量更多，B错误；Ⅰ中溶液溶有二氧化氮，当拉动活塞时压强减小，二氧化氮从溶液中逸出，从而出现红棕色，C正确；向外拉动注射器活塞时，①中溶液溶解的二氧化氮逸出，会使溶液的颜色发生变化，D错误。 4．某同学做“FeSO4被HNO3氧化”的实验，发现溶液变深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO与Fe2＋或Fe3＋反应，使溶液变为深棕色，设计下列装置探究。下列说法错误的是(　　) A．先检查装置气密性，加入药品后，关闭c，打开a和b，再通入一段时间N2 B．关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO与Fe2＋反应 C．甲中反应一段时间后，更新丙、丁中试剂，关闭a和b，打开c，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO2也可与Fe2＋反应 D．该实验的缺陷是缺少尾气吸收装置 答案：C 解析：先检查装置气密性，加入药品后，为防止装置中的氧气影响实验结果，需关闭c，打开a和b，通入一段时间氮气，将装置内的空气排尽，故A正确；关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，浓硝酸与Cu反应生成NO2，NO2通入水中与水反应生成NO，NO进入丙和丁后，丙中含亚铁离子的溶液变为深棕色，而丁中无明显变化，说明NO与Fe2＋反应，故B正确；甲中反应一段时间后浓硝酸变稀，生成的气体中有NO，所以该操作无法证明NO2是否与Fe2＋反应，故C错误；实验中未反应的NO2和NO会污染空气，需要尾气处理装置，故D正确。 5．足量铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、NO的混合气体2.24 L(标准状况)，这些气体与一定体积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4 mol·L－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是50 mL，下列说法正确的是(　　) A．参加反应的硝酸的物质的量为0.2 mol B．消耗氧气的体积为1.68 L(标准状况) C．铜和硝酸反应过程中转移电子的物质的量为0.3 mol D．混合气体中含NO2 1.12 L(标准状况) 答案：D 解析：沉淀量达到最大，溶液中溶质为NaNO3，根据N元素守恒，参加反应的硝酸的物质的量为n(NaNO3)＋n(NOx)＝(50×10－3×4＋) mol＝0.3 mol，A错误；Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓，根据离子方程式求出参加反应的铜的物质的量n(Cu)＝50×10－3× mol＝0.1 mol，根据分析，铜失去的电子最终给了氧气，根据得失电子数目守恒，即n(Cu)×2＝n(O2)×4，则n(O2)＝ mol＝0.05 mol，在标准状况下氧气的体积为0.05 mol×22.4 L·mol－1＝1.12 L，B错误；铜和硝酸反应失去电子的物质的量为0.1 mol×2＝0.2 mol，C错误；令NO的物质的量为x mol，则NO2的物质的量为(－x) mol，根据得失电子数目守恒，即3x＋(－x)＝0.2，解得x＝0.05，因此在标准状况下NO2的体积为0.05 mol×22.4 L·mol－1＝1.12 L，D正确。 6．(2023·湖南长沙一中校考一模)植物对氮元素的吸收过程如下，下列说法错误的是(　　) N2NH3/NHNONO植物吸收 A．过程①叫做氮的固定 B．浇水和松土有利于过程② C．过程③中NO发生氧化反应 D．高温有利于加快过程④ 答案：D 解析：过程①将游离态的氮气转化成了化合态的NH3或铵根离子，属于氮的固定，A正确；浇水有利于NH3和NH溶解于水中，松土有利于氧气进入土中从而与NH3和NH反应生成NO，B正确；过程③NO中N失电子转化为NO，发生氧化反应，C正确；高温下植物的活性降低，不利于其吸收NO，同时硝酸盐高温下不稳定，易分解，也不利于植物吸收NO，D错误；故答案选D。 7．(2023·广东广州统考二模)下列装置用于实验室制取NO并回收Cu(NO3)2，不能达到实验目的的是(　　) A．用装置甲制NO气体 B．用装置乙除NO中的少量NO2 C．用装置丙收集NO气体 D．用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2固体 答案：D 解析：Cu与稀硝酸在常温下发生氧化还原反应生成Cu(NO3)2、NO、H2O，因此可以用装置甲制NO气体，A不符合题意；二氧化氮和水生成一氧化氮，能除去NO中的少量NO2，B不符合题意；NO气体在常温下容易与空气中的O2反应产生NO2气体，因此应该根据NO不溶于水，也不能与水发生反应，采用排水法收集NO气体，C不符合题意；Cu(NO3)2溶液加热时会促进铜离子水解，且生成的硝酸易挥发，应根据其溶解度受温度的影响变化较大，采用冷却结晶法制备Cu(NO3)2固体，D符合题意；故选D。 8．(22分)某学习小组为验证浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO，设计如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去)。 [查阅资料]　NO与NaOH溶液不反应，NO2与NaOH溶液能反应(反应的化学方程式为2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O)。 备选药品：浓硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、NaOH溶液及CO2气体。回答下列问题： (1)连接好装置，滴加浓硝酸之前的操作依次是________________________，加入药品，打开装置①中的弹簧夹后通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置④中导管末端伸入倒置的烧瓶内。通入CO2的目的是____________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)若用质量分数为70%浓硝酸(密度为1.42 g·cm－3)配制250 mL 3 mol·L－1的稀硝酸，除量筒、烧杯、胶头滴管外，还要用到的玻璃仪器有______________、____________。 (3)装置①中发生反应的化学方程式为_______________________________________________ _____________________________________________________________________________。 (4)装置①中产生的气体通过盛有水的洗气瓶时发生反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (5)根据实验设计，装置②中盛放的试剂是____________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (6)做实验时应避免有害气体排放到空气中，装置⑤中盛放的药品是______________。 (7)验证浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO的实验现象是________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案：(1)检查装置的气密性　排出装置内残留的空气(或防止装置内残留空气中的O2将NO氧化) (2)250 mL容量瓶　玻璃棒 (3)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (4)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (5)3 mol·L－1稀硝酸 (6)氢氧化钠溶液 (7)装置②中液面上方气体仍为无色，装置③中液面上方气体由无色变为红棕色 解析：(1)连接好装置，滴加浓硝酸之前，要先检验装置的气密性。通入CO2的目的是排出装置内残留的空气，防止装置内残留的空气中的O2将NO氧化。(5)根据实验目的及装置图可知，③中盛放浓硝酸，将NO氧化为NO2，NO2被⑤中NaOH溶液吸收，②中盛放稀硝酸，NO不被氧化，在④中被收集在烧瓶中，防止污染空气。(6)NO与NaOH溶液不反应，NO2与NaOH溶液能反应，做实验时应避免有害气体排放到空气中，装置⑤中要盛放NaOH溶液。(7)验证浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO，观察到装置②中液面上方气体仍为无色，装置③中液面上方气体由无色变为红棕色。 9．(22分)研究硝酸工业尾气的处理对环境保护和资源的开发利用有重要意义。一种利用硝酸尾气初步处理后获得的高浓度NOx(NO、NO2)气体制备NaNO2、NaNO3的工艺流程如下： 已知：NaNO2在酸性条件下能发生歧化反应。 回答下列问题： (1)“碱吸收”过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________ _____________________________________________________________________________。 (2)蒸发Ⅰ产生的蒸气中含有少量的NaNO2等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的________(填操作名称)最合理。 (3)“转化”时加入稀HNO3发生反应的化学方程式为__________________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)若将NaNO2、NaNO3两种产品的物质的量之比设为2∶1，则生产2.76吨NaNO2时，Na2CO3的理论用量为______吨(假定Na2CO3恰好完全反应)。 (5)工业制硝酸尾气中的NOx(NO、NO2)常用NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。硝酸尾气中的NOx，通入足量NaOH溶液中充分反应后气体没有剩余，则： ①NOx的x的取值范围为______________； ②反应后溶液中n(NO)∶n(NO)＝________(用含x的代数式表示)。 答案：(1)CO＋NO＋NO2===2NO＋CO2 (2)溶碱　(3)2HNO3＋3NaNO2===3NaNO3＋2NO↑＋H2O　(4)3.18　(5)①1.5≤x＜2　 ②(5－2x)∶(2x－3) 解析：由题给流程可知，将碳酸钠溶于水配成溶液，碳酸钠溶液吸收烟气中的一氧化氮和二氧化氮得到含有亚硝酸钠的中和液，中和液经蒸发、结晶、过滤得到亚硝酸钠固体和母液Ⅰ；向母液Ⅰ中加入稀硝酸，将亚硝酸钠氧化为硝酸钠得到含有硝酸钠的转化液，转化液经蒸发、结晶、过滤得到硝酸钠固体和母液Ⅱ，为防止污染环境，母液Ⅱ需回收。(1)由分析可知，“碱吸收”过程中发生的反应为碳酸钠溶液与烟气中的一氧化氮和二氧化氮反应生成亚硝酸钠和二氧化碳，反应的离子方程式为CO＋NO＋NO2===2NO＋CO2；(2)由亚硝酸钠在酸性条件下能发生歧化反应可知，蒸发Ⅰ产生的蒸气冷凝后用于流程中的“溶碱”步骤，即可以防止亚硝酸钠发生歧化反应，也可以使亚硝酸钠循环使用，提高产率；(3)由分析可知，“转化”时加入稀硝酸发生的反应为亚硝酸钠与稀硝酸反应生成硝酸钠、一氧化氮和水，反应的化学方程式为2HNO3＋3NaNO2===3NaNO3＋2NO↑＋H2O；(4)2.76吨亚硝酸钠的物质的量为＝4×104 mol，由NaNO3、NaNO2两种产品的物质的量之比设为1∶2可知，硝酸钠的物质的量为4×104 mol×＝2×104 mol，由钠原子个数守恒可知，反应消耗碳酸钠的质量为(4×104 mol＋2×104 mol)××106 g/mol×10－6 t/g＝3.18 t；(5)①由题给方程式可知，二氧化氮能与氢氧化钠反应生成硝酸钠和亚硝酸钠，则NOx中x＜2；一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比小于1∶1时，NOx能被氢氧化钠溶液吸收，则x≥＝1.5，所以通入足量氢氧化钠溶液中充分反应后气体没有剩余时，NOx的x的取值范围为1.5≤x＜2；②由得失电子数目守恒和原子个数守恒可知，硝酸尾气中的NOx通入足量氢氧化钠溶液中充分反应后气体没有剩余的反应为2NOx＋2NaOH===(2x－3)NaNO3＋(5－2x)NaNO2＋H2O，由方程式可知，溶液中n(NO)∶n(NO)＝(5－2x)∶(2x－3)。 学科网（北京）股份有限公司 $$