3.3.3 硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响(课件PPT)-【新课程学案】2024-2025学年高中化学必修第一册（鲁科版2019，单选）

第三课时　硝酸的性质　人类活动对 氮循环和环境的影响 目录 新知探究(一)——硝酸 新知探究(二)——金属与硝酸反应的计算 课时跟踪检测 新知探究(三)——人类活动对氮循环和环境的影响 2 硝酸 新知探究(一) 1．实验探究硝酸的性质 实验装置 及操作 实验现象 瓶口产生 ，闻到 气味 反应缓慢，有少量气泡产生， _________ 反应剧烈，有_________产生， _________ 无明显 现象 白雾 刺激性 溶液变蓝 大量气泡 溶液变蓝 [微思考] 如何闻气体的气味？盛放浓硝酸的试剂瓶口有白雾生成说明什么？ 提示：打开瓶塞，用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量的气体飘进鼻孔；盛放浓硝酸的试剂瓶口有白雾生成，说明浓硝酸易挥发。 2．物理性质 颜色 状态 气味 密度 特性 ______ ______ _______ ρ (HNO3) ρ(H2O) _______ 无色 液态 刺激性 ＞ 易挥发 (2)不稳定性 硝酸受热或见光分解会产生二氧化氮气体，化学方程式为 。 (3)强氧化性 [微点拨] ①硝酸发生氧化还原反应的规律： 硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强；还原剂一般被氧化成最高价态。 4．用途 硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等，是一种重要的化学试剂。 [典例]　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_________________________________________。 利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽， 以排除对观察气体产物的干扰　 打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K　 CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O (2)完成(1)中的操作后将装置B中的铜丝插入稀硝酸，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_______________________________________。 铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍 无色，溶液变为蓝色 (3)装置E和F的作用是____________________；为实现此目的，操作方法是__________________________。 将注射器F中的空气推入E中 验证无色气体为NO (4)D装置的作用是___________________________________。 吸收NO、NO2等尾气，防止污染空气 [解析]　NO是无色、有毒的气体，易与O2反应生成红棕色、有毒的NO2，若验证生成的气体是NO，则必须排尽装置中空气，A装置中产生的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。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，则说明反应产生的是NO气体。 |思维建模|硝酸与铜反应的规律　 在反应中硝酸的作用可用如图表示： [题点多维训练] 题点(一)　硝酸的性质 1．对于硝酸的物理性质，下列叙述不正确的是(　 ) A．可以与水以任意比互溶 B．不易挥发 C．有刺激性气味 D．质量分数在95%以上的浓硝酸又叫作发烟硝酸 解析：硝酸易挥发。 √ 2．下列各组反应中，硝酸既表现了氧化性，又表现了酸性的是(　 ) A．C＋HNO3 B．H2S＋HNO3 C．Fe(OH)3＋HNO3 D．Cu＋HNO3 解析：碳和硝酸反应，硝酸只表现了氧化性，错误，不选A；H2S和硝酸反应，硝酸只表现了氧化性，错误，不选B；Fe(OH)3和硝酸反应，硝酸只表现了酸性，错误，不选C；Cu和硝酸反应，硝酸表现了酸性和氧化性，正确，选D。 √ 3．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．铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性 C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——酸性 √ 解析：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，与铁反应不产生H2；C项，因浓硝酸不稳定，见光或受热易分解，因此应用棕色试剂瓶盛装，且避光保存；D项，稀硝酸与氢氧化亚铁反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，表现了硝酸的酸性和强氧化性。 题点(二)　硝酸强氧化性的实验探究 4．某化学兴趣小组进行有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法错误的是(　 ) √ 5．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　 ) √ 选项 实验操作 实验现象 实验解释或结论 A 过量的铁粉中加入稀硝酸，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 常温下，Fe、Al放入浓硝酸或浓硫酸中 无明显 现象 Fe、Al与浓硝酸或浓硫酸不反应 C 铝箔插入稀硝酸中 无明显 现象 铝箔表面被硝酸氧化，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 试纸先变红后褪色 浓硝酸具有酸性和 强氧化性 解析：稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成Fe3＋，过量铁粉又将Fe3＋还原，最终得到Fe2＋，滴入KSCN溶液不显红色，A错误；常温下，Fe、Al在浓硝酸或浓硫酸中发生钝化，生成致密的氧化膜、阻止了反应进一步进行，B错误；铝箔能与稀硝酸反应放出气体，C错误。 6．木炭屑与浓硝酸共热，产生的气体X等分为①和②两份，将两份气体分别按下图实验： 则澄清石灰水的变化可能是(　 ) A．①不变浑浊，②变为乳白色浑浊 B．①变为乳白色浑浊，②不变浑浊 C．①②均变为乳白色浑浊 D．①②都不变浑浊 √ 解析：①中X先通过水，NO2转变为NO，故澄清石灰水只与CO2反应变浑浊，②中X通入澄清石灰水，依次发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，生成的CaCO3沉淀会被HNO3溶解，故澄清石灰水不变浑浊，所以B项正确。 金属与硝酸反应的计算 新知探究(二) 典例导学　 [典例]　将7.68 g铜与50 mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，产生NO和NO2的混合气体在标准状况下的体积为4.48 L。 (1)NO与NO2的体积分别为多少？ 解法二：Cu　～　Cu2＋　　～　　2e－ 　　　　　 　 　0.12 mol　　 0.24 mol HNO3～　 NO2　～　　 e－ 　　　 　 n(NO2)　 　n(NO2) HNO3～　 NO　～　 　 3e－ 　　　 　 n(NO)　 　 3n(NO) 由得失电子守恒，有n(NO2)＋3n(NO)＝0.24 mol，又n(NO2)＋n(NO)＝0.2 mol，解得n(NO2)＝0.18 mol、n(NO)＝0.02 mol，即V(NO2)＝4.032 L，V(NO)＝0.448 L。 (2)被还原的硝酸的物质的量是多少？ [解析]　HNO3被还原生成NO和NO2，故被还原的n(HNO3)＝n(NO2)＋n(NO)＝0.2 mol。 (3)硝酸的物质的量浓度是多少？ (4)欲使铜和硝酸产生的气体收集于一倒置于水槽的容器中，若要使水充满整个容器，应充入标准状况下O2的体积是多少？ [系统融通知能] 1．硝酸与金属反应的相关计算应用4种方法 硝酸是一种典型的强氧化性酸，与硝酸有关的一些反应非常重要，尤其是有关硝酸反应的计算，但只要弄清反应关系，然后采用守恒法和关系式法就能破解。 续表 2．硝酸与金属反应计算中的思维建模 √ [题点多维训练] 1．在标准状况下，将1.92 g铜粉投入一定量的浓硝酸中，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，则混合气体中NO的体积为(　 ) A．112 mL B．1 008 mL C．224 mL D．448 mL √ 2．在200 mL 5 mol·L－1稀硝酸中加入19.2 g铜粉，待充分反应，判断下列说法正确的是(忽略反应前后溶液体积的变化)(　 ) A．反应中转移电子的物质的量为0.6NA B．标准状况下，产生NO2的体积为4.48 L C．反应后，H＋的物质的量浓度为1.0 mol·L－1 D．被还原的HNO3的物质的量为0.6 mol 3．现有稀硫酸和稀硝酸的混合溶液，已知其中稀硫酸和稀硝酸的浓度均为2 mol·L－1。取10 mL混合酸，向其中加入1.92 g铜粉，反应结束后，在标准状况下可收集到的气体体积为(假设HNO3只被还原为NO)(　 ) A．0.224 L B．0.336 L C．0.448 L D．0.672 L √ 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： (1)NO的体积为______L，NO2的体积为______L。 5.824 　5.376 (2)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，则原硝酸溶液的浓度为_____________ mol·L－1(用含a、V的式子表示)。 人类活动对氮循环和环境的影响 新知探究(三) 1．人类活动对氮循环和环境的影响 2．减少人类活动对氮循环和环境的影响措施 (1)控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。 (2)增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力。 3．氮氧化物污染治理方法 [题点多维训练] 1．下列环境问题与产生的主要原因不相符的是(　 ) ①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的　②“酸雨”主要是由空气中CO2浓度增大引起的　③“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的　④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的 A．只有①② B．只有②③ C．全部 D．只有② √ 解析：“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx浓度增大引起的。 2．化学与环境密切相关，下列有关说法错误的是(　 ) A．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成 B．对酸性物质的排放加以控制，开发新清洁能源是减少酸雨的有效措施 C．NO2、NO等氮氧化物是形成光化学烟雾的主要污染物 D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧 √ 解析：CO2是空气的成分之一，酸雨是指pH<5.6的雨水，NO2和SO2排放到空气中易形成酸雨，CO2不会导致酸雨，故A说法错误。 3．下列因果关系表述不正确的是(　 ) √ 选项 原因 结果 A 大量植树造林 温室效应 B SO2和NO2气体的大量排放 酸雨 C 含氮、磷等生活废水的大量排放 水华、赤潮 D 汽车尾气的大量排放 光化学烟雾 解析：植物光合作用会吸收二氧化碳，大量植树造林不会导致温室效应，A错误；SO2和NO2气体大量排放，最终会转变成硫酸和硝酸，形成酸雨，B正确；氮、磷是植物的营养元素，含氮、磷等生活废水的大量排放会导致水体富营养化，藻类“疯长”，引发水华、赤潮，C正确；汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应，从而形成光化学烟雾，D正确。 4．硝酸铜承载到黏土上后，称为粘土铜试剂，可用于氧化硫醇至二硫化物，转化缩硫醛为羰基化合物，以及硝化芳香化合物，从而避免大量使用混酸造成的环境污染。某实验小组用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜： ①铜与浓硝酸反应　②铜与稀硝酸反应　 ③铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜再与硝酸反应 (1)以上三种途径中，所消耗的铜的物质的量是否相等________(填“相等”或“不相等”，后同)，所消耗的硝酸的物质的量是否相等________。 (2)以上三种途径中，哪一个效果最佳__________(填序号)，原因是_____________________________________。 相等 　不相等 ③ 既不造成污染，又能提高HNO3的利用率 课时跟踪检测 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 12 1．“保护环境，就是保护人类自己。”下列环境问题与产生的主要原因不相符的是(　 ) ①“臭氧空洞”主要是大量使用氟氯代烃等引起的 ②“光化学烟雾”主要是由NO2等引起的 ③“酸雨”主要是由空气中CO2浓度增大引起的 ④“白色污染”主要是由聚乙烯塑料等引起的 (选择题每小题3分，本检测满分70分) 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 12 ⑤“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的 ⑥“赤潮”主要是由水体中P、N等元素过量引起的 A．①②④ B．②③⑤ C．⑤⑥ D．只有③ 解析：“酸雨”有硫酸型和硝酸型两种类型，造成硫酸型酸雨的气体是SO2，造成硝酸型酸雨的气体是氮氧化物。 √ √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 2．下列关于硝酸的说法正确的是(　 ) A．常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量的红棕色气体 B．与金属反应时，稀硝酸被还原为更低价态，则稀硝酸的氧化性强于浓硝酸 C．硝酸电离出的H＋能被锌、铁等金属还原成H2 D．硝酸与金属反应时，是＋5价的N得电子 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：常温下，铁遇浓硝酸发生钝化，不能产生大量的红棕色气体，A项错误；浓硝酸比稀硝酸的氧化性强，B项错误；硝酸具有强氧化性，主要是因为其＋5价的N易得电子生成NO或NO2，而HNO3电离出的H＋不能被锌、铁等金属还原为H2，C项错误，D项正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 3．一定质量的铜与浓硝酸恰好完全反应，生成NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与2.24 L O2(标准状况下)混合后通入水中，所有气体被水完全吸收生成硝酸。则参加反应的铜的质量为(　 ) A．3.2 g B．6.4 g C．12.8 g D．条件不足，无法计算 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 4．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、C、Zn、Au B．Ag、P、Al、Pt C．Fe、C、Sb、Hg D．Cu、S、Fe、Pb 解析：浓硝酸在常温下使铁、铝钝化，浓硝酸能与绝大多数金属反应，但不能与Au、Pt反应，故选B。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 5．已知3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是(　 ) A．Cu做还原剂，HNO3做氧化剂 B．HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性 C．每生成22.4 L(标准状况)NO，有3 mol的电子转移 D．如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NO 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 6．0.3 mol铜和含1.2 mol HNO3的浓硝酸充分反应后，生成NO2的物质的量为(　 ) A．0.2 mol B．0.6 mol C．小于0.6 mol D．大于0.6 mol 解析：铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以放出的NO2小于0.6 mol。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 3 解析：A项，硝酸中氮元素的化合价降低，得到电子，体现硝酸的氧化性，不能体现酸的通性；B项，HNO3和NaOH发生酸碱中和反应，体现酸的通性；C项，HNO3与碱性氧化物CuO反应，体现酸的通性；D项，HNO3与CaCO3反应，体现酸的通性。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 8．用如图所示装置进行下列实验：将①中溶液逐滴加入②中，预测现象与实际相符的是(　 ) 选项 ① ② 预测现象 A 浓盐酸 二氧化锰 产生黄绿色气体 B 稀盐酸 饱和碳酸钠溶液 立即产生大量气泡 C 浓硝酸 用砂纸打磨过的铝条 无明显现象 D 稀硝酸 铜片 产生大量红棕色气体 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：二氧化锰与浓盐酸反应需要加热，常温下不反应，故A错误；盐酸与碳酸钠反应先生成碳酸氢钠，最后盐酸与碳酸氢钠反应生成气体，预测现象不符合实际，故B错误；常温下，Al遇浓硝酸发生钝化，预测现象符合实际，故C正确；稀硝酸与铜反应生成NO，不是红棕色的NO2，预测现象不符合实际，故D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 9．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(　 ) ① ② ③ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 A．由①中的红棕色气体可推知反应还有氧气产生 B．红棕色气体表明②中木炭与浓硝酸发生了反应 C．由③不能说明浓硝酸具有氧化性 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 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：浓硝酸具有不稳定性，在加热条件下，浓硝酸分解生成的红棕色气体为二氧化氮，还有氧气产生，故A正确；在加热条件下，浓硝酸自身也可分解生成二氧化氮，所以不能说明木炭与浓硝酸发生了反应，故B错误；硝酸中N元素化合价为＋5价，生成的二氧化氮中的N元素化合价为＋4价，化合价降低，硝酸做氧化剂，由③能说明浓硝酸具有氧化性，故C错误；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，故D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 10．足量的铜与一定量的浓硝酸充分反应，得到4.48 L(标准状况)NO2与NO的混合气体，这些气体与一定体积的O2混合后通入水中，恰好被完全吸收生成硝酸。向所得硝酸铜溶液中加入100 mL 4 mol·L－1 NaOH溶液，Cu2＋恰好沉淀完全。下列说法正确的是(　 ) A．此反应过程中转移了0.5 mol的电子 B．消耗氧气的体积约为1.12 L(标准状况) C．参加反应的HNO3的物质的量是0.6 mol D．混合气体中含1.12 L(标准状况)NO √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 3 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 3 根据物料守恒，体现氧化性的n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)＝0.1 mol＋0.1 mol＝0.2 mol，故参加反应的HNO3是0.4 mol＋0.2 mol＝0.6 mol，C正确；根据C项分析，n(NO)＝0.1 mol，其在标准状况下的体积为2.24 L，D正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 11．Cu与浓硝酸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。(已知：标准状况下N2O4为液态) 下列有关判断正确的是(　 ) A．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化， 不可能发生上述反应 B．若铜片为44.8 g，则生成0.3 mol NaNO3 C．标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L D．反应过程中生成的NaNO2是氧化产物 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 若铜片为44.8 g，则生成0.3 mol NaNO3，故B正确； 标准状况下四氧化二氮是液体，氮氧化物体积小于0.9 mol×22.4 L·mol－1＝20.16 L，故C错误； N由＋4价降为＋3价及＋2价升为＋3价生成NaNO2，反应过程中生成的NaNO2是还原产物也是氧化产物，故D错误。 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 3 12．(10分)将黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，反应后产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据图中转化关系回答下列问题： 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (1)甲是________，乙是________，丙是______。 浓硝酸 　Cu 　C (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______________________________________________。 　CO2和NO2 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：由反应①②以及黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，反应产生混合气体A，得知甲为C，乙为浓硝酸，A为CO2与NO2的混合气体，B为NO；由反应③可知单质丙为铜，溶液C为稀硝酸。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 13．(10分)利用下图可以从不同角度研究含氮物质的性质及转化关系。图中甲～己均为含氮化合物。回答下列问题： 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (1)甲是常见的碱性气体，其与氯化氢气体反应的现象是__________；根据甲中氮元素的化合价判断其具有______性。 解析：甲是常见的碱性气体，为氨气，与氯化氢气体反应的现象是有白烟生成；氨气中氮元素的化合价为－3，处于最低价态，具有还原性。 产生白烟 　还原 13 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 3 (2)根据戊所属物质类别可知其属于__________(填“电解质”或“非电解质”)；戊的浓溶液与红热的碳反应时，戊为________(填“氧化剂”或“还原剂”)。 解析：戊是硝酸，属于强酸，也属于强电解质；硝酸中的N元素处于最高价态，浓硝酸与红热的碳反应时只做氧化剂。 电解质 　氧化剂 13 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 3 (3)红棕色气体丁与H2O反应可转化为乙和戊，反应的化学方程式为___________________________。 解析：NO2与H2O反应的方程式为3NO2＋H2O===NO＋2HNO3。 3NO2＋H2O===NO＋2HNO3 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 3 高阶思维训练(选做题) 14．(17分)某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气体成分，设计如下实验。 (1)甲同学设计实验如图甲。 红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当如图甲连接装置后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片上出现浑浊，后浑浊消失。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 ①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有______(填字母)。 a．酸性　　　　b．挥发性　　　　c．不稳定性 ②沾有澄清石灰水的玻璃片上出现浑浊，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸发生了反应，原因是_________________ _____________________________________________。 bc 不能 木炭与空气中的 氧气反应也能生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色二氧化氮气体，说明试管内有硝酸蒸气，说明浓硝酸具有挥发性；NO2有可能是硝酸分解产生的，说明浓硝酸具有不稳定性，故选b、c。②木炭与空气中的氧气反应也能生成二氧化碳，所以沾有澄清石灰水的玻璃片上出现浑浊，不能说明木炭与浓硝酸发生了反应。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (2)乙同学设计实验如图乙。 如图乙连接装置后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片上无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片上无明显变化，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸未反应，原因是_____________________________________________。 不能 挥发出的硝酸和生成的NO2均能与澄清石灰水反应 解析：挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应消耗石灰水，所以沾有澄清石灰水的玻璃片上无明显变化，不能证明木炭与浓硝酸未反应。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 ①如图连接好装置后，需进行的实验操作为__________________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的为___________________。 ②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为 _________________________________________。 检查装置的气密性 　将装置中的空气排尽 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 ③能证明木炭被氧化的实验现象为_____________________。 ④装置D中发生反应的离子方程式为___________________________________________。 C中澄清石灰水变浑浊 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析：①涉及气体制备的实验要检查装置的气密性，所以连接好装置后，需进行的实验操作为检查装置的气密性；为防止空气对实验的干扰，加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，将装置中的空气排尽。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 ③若澄清石灰水变浑浊，可证明木炭被氧化为二氧化碳，所以能证明木炭被氧化的实验现象为C中澄清石灰水变浑浊。 3．化学性质 (1)酸的通性 电离方程式为HNO3===H＋＋NO。硝酸能使酸碱指示剂发生颜色变化，能与金属、碱、碱性氧化物等反应。 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O ②与硝酸不共存的还原性化合物：硝酸具有强氧化性，可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO等。 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 可以看出，随着HNO3浓度的降低，还原产物会由NO2变为NO。 ①由氮原子守恒可知，不论是NO2还是NO，被还原的HNO3的物质的量与生成气体的物质的量总是相等的。②未被还原的NO与Cu2＋结合生成Cu(NO3)2，NO的物质的量为Cu2＋物质的量的2倍。 A．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，但稀硝酸的还原产物为NO B．③中反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O C．③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，不能说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的氧化性强 D．由上述实验可知，Cu在常温下既可与稀硝酸反应，也可与稀硫酸反应 解析： A项，①中溶液呈蓝色，稀硝酸被Cu还原为NO，在试管口，NO遇到空气中的O2生成红棕色气体NO2，正确；B项，③中反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，正确；C项，③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，是由于硝酸根离子在酸性条件下等同于硝酸，硝酸的氧化性强于稀硫酸的氧化性，正确；D项，铜与稀硫酸不反应，错误。 [解析]　n(Cu)＝＝0.12 mol，n(NO)＋n(NO2)＝＝0.2 mol。 解法一：设n(NO2)＝x mol，则n(NO)＝(0.2－x)mol， Cu2NO2↑ mol　 　 x mol 3Cu　 　 　2NO↑ (0.2－x)mol 　 (0.2－x)mol 有＋(0.2－x)＝0.12，解得x＝0.18 则V(NO2)＝0.18 mol×22.4 L·mol－1＝4.032 L，V(NO)＝(0.2－0.18)mol×22.4 L·mol－1＝0.448 L。 [解析]　参加反应的 故n(HNO3)＝2n(Cu)＋[n(NO)＋n(NO2)]＝2×0.12 mol＋0.2 mol＝0.44 mol，则c(HNO3)＝＝8.8 mol·L－1。 [解析]　充入O2后，水充满容器，则O2将NO和NO2氧化又生成HNO3，其过程可表示为HNO3NO＋NO2，两个相反的过程得失电子数相等。 2Cu　　　～　O2　　　～　　4e－ 0．12 mol　　　0.06 mol V(O2)＝0.06 mol×22.4 L·mol－1＝1.344 L。 原子 守恒法 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中，另一部分HNO3作为氧化剂转化为还原产物，这两部分HNO3中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量 得失电子守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量 电荷 守恒法 HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)有c(NO)＝ c(H＋)＋xc(Mx＋)(Mx＋代表金属离子) 离子方程式计算法 由于NO在H2SO4(或HCl)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来计算。先进行过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒 解析：混合气体的总物质的量为＝0.05 mol,1.92 g铜粉的物质的量为0.03 mol。设NO的物质的量为n1 mol，则NO2的物质的量为(0.05－n1)mol，根据得失电子守恒有3n1＋1×(0.05－n1)＝0.03×2，解得n1＝0.005，则V(NO)＝0.005 mol×22.4 L·mol－1＝0.112 L＝112 mL。 解析：铜的物质的量n＝＝0.3 mol，硝酸的物质的量n＝0.2 L×5 mol·L－1＝1 mol，由3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O可知，铜不足，故反应中转移电子数、反应消耗HNO3的量、被还原HNO3的量均利用铜计算。0.3 mol铜反应转移0.6 mol电子，故A错误；铜与稀硝酸反应产生NO，故B错误；根据化学方程式可知，0.3 mol铜消耗0.8 mol HNO3，剩余0.2 mol HNO3， 剩余HNO3的物质的量浓度＝＝1 mol·L－1，溶液中H＋的物质的量浓度为1.0 mol·L－1，故C正确；根据化学方程式可知，8 mol HNO3参加反应时，只有2 mol参与氧化还原反应，故0.8 mol HNO3参加反应，被还原的HNO3的物质的量为0.2 mol，故D错误。 解析： 10 mL混合酸中，n(H＋)＝0.01 L×2×2 mol·L－1＋0.01 L×2 mol·L－1＝0.06 mol，n(NO)＝0.01 L×2 mol·L－1＝0.02 mol。 1.92 g Cu的物质的量为＝0.03 mol。 3Cu＋　 2NO＋ 8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3　　　　2　　　　8 0．03 mol　0.02 mol 0.08 mol 0．03 mol Cu完全反应消耗0.02 mol NO和0.08 mol H＋，所消耗H＋的物质的量大于0.06 mol，故H＋不足，则由离子方程式可知，生成NO的物质的量为0.06 mol×＝0.015 mol，标准状况下生成NO的体积为0.015 mol×22.4 L·mol－1＝0.336 L。 解析：V(NO)＋V(NO2)＝11.2 L　① 再由电子守恒可得×2＝×3＋×1　② 由①②解得V(NO)＝5.824 L，V(NO2)＝5.376 L。 解析：根据氮元素守恒，N最终以NO、NO2及NaNO3的形式存在。因此c(HNO3)＝＝ mol·L－1。 催化转化法 2CO＋2NO2CO2＋N2 氨还原法 6NO＋4NH35N2＋6H2O 6NO2＋8NH37N2＋12H2O 解析：有关反应为①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，③2Cu＋O22CuO、CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O。分析以上三组反应，当生成相同质量的Cu(NO3)2时，消耗铜的质量相等，但消耗硝酸的质量不相等，途径①消耗的HNO3最多，途径②次之，途径③消耗的HNO3最少。通过比较可以得出，采用途径③生产Cu(NO3)2效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率。 解析：总过程中，氮元素最终没有得电子，铜失去的电子数目与O2得到的电子数目相等，所以铜的质量为×4÷2×64 g·mol－1＝12.8 g，C正确。 解析： 根据双线桥分析，Cu做还原剂，HNO3做氧化剂，A项正确；HNO3在该反应中既表现酸性又表现氧化性，B项正确；根据双线桥分析，该反应每生成2 mol NO转移6 mol电子，C项正确；HNO3被还原生成NO，若有8 mol HNO3被还原，则生成8 mol NO，D项错误。 7．下列反应中，不能体现HNO3的酸的通性的是(　 ) A．6HNO3(浓)＋SH2SO4＋6NO2↑＋2H2O B．HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O C．2HNO3＋CuO===Cu(NO3)2＋H2O D．2HNO3＋CaCO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O 解析：整个过程中，Cu失去电子转化为Cu2＋，NO得到电子转化为4.48 L NO2和NO的混合气体，NO2和NO与O2、水反应失去电子转化为HNO3，而O2得到电子；整个过程中转移电子的物质的量守恒，Cu失去2个电子得到Cu2＋，Cu2＋再和2个OH－结合生成Cu(OH)2，可知转移电子的数目等于OH－的数目，n(OH－)＝0.1 L×4 mol·L－1＝0.4 mol，则转移电子的物质的量也是0.4 mol，n(Cu)＝0.2 mol。根据分析，反应过程中转移了0.4 mol电子，A错误；转移0.4 mol电子需要0.1 mol O2，其在标准状况下的体积约为2.24 L，B错误； 在反应过程中，HNO3体现出了酸性和氧化性，体现酸性的硝酸转化为Cu(NO3)2，n(NO)＝2n(Cu)＝0.2 mol×2＝0.4 mol；体现氧化性的硝酸转化为NO2和NO，设n(NO2)＝x mol，n(NO)＝y mol，则根据得失电子守恒和物料守恒，有，解得x＝y＝0.1，根据物料守恒，体现氧化性的n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)＝0.1 mol＋0.1 mol＝0.2 mol，故参加反应的HNO3是0.4 mol＋0.2 mol＝0.6 mol，C正确；根据C项分析，n(NO)＝0.1 mol，其在标准状况下的体积为2.24 L，D错误。 解析：常温下，Cu遇浓硝酸发生反应，生成硝酸铜、二氧化氮和水，不发生钝化，故A错误； n(Cu)＝＝0.7 mol，n(NaOH)＝0.5 L×2 mol·L－1＝1 mol，由电子守恒可知，44.8 g Cu失去的电子等于HNO3到NaNO2得到的电子，则0.7 mol×(2－0)＝n(NaNO2)×(5－3)，解得n(NaNO2)＝0.7 mol，由Na原子守恒可知n(NaOH)＝n(NaNO2)＋n(NaNO3)，则n(NaNO3)＝1 mol－0.7 mol＝0.3 mol， (3)丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾溶液能将NO、NO2氧化成NO，MnO被还原为Mn2＋。 C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O 5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O ②木炭与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ④装置D中NO被氧化为NO，MnO被还原为Mn2＋，发生反应的离子方程式为5NO＋3MnO＋4H＋===5NO＋3Mn2＋＋2H2O。 $$