7.2.2 硝酸（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

第2课时　 硝酸 目录 新知探究(一)——硝酸的性质 新知探究(二)——硝酸与金属反应的相关计算 课时跟踪检测 培优素养——深化拓展氮及其化合物的转化关系 2 硝酸的性质 新知探究(一) 1.物理性质 颜色 气味 状态 熔、沸点 溶解性 色 气味 液体 较低,易挥发 _________________ 2.化学性质 (1)不稳定性:硝酸受热或见光会发生分解,化学方程式: 。 无 刺激性 与水以任意比互溶 4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O (2)强氧化性 实验序号 实验装置 实验操作 实验现象 实验1 将铜片置于具支试管的底部,通过分液漏斗加入2 mL浓硝酸,将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的集气瓶中 铜片 ,试管内溶液颜色变 ,试管中有_____色气体生成,集气瓶中收集到 色气体。 溶解 蓝色 红棕 无 实验2   在实验1装置中,用分液漏斗向试管内加入5 mL水,稀释硝酸,收集产生的气体 铜片 ,试管中有___色气体生成,集气瓶中收集到 色气体 续表 溶解 无 无 ①与金属反应:硝酸具有强氧化性,能与除 、 等少数金属以外的绝大多数金属反应。 a.Cu与浓硝酸反应的化学方程式为 。 Cu与稀硝酸反应的化学方程式为 。 金 铂 Cu+4HNO3(浓) ===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O b.与Fe、Al反应:常温下,浓硝酸与浓硫酸相似,也能使铁、铝表面形成致密的氧化膜而 ,所以可以用铝质或铁质容器盛放浓硝酸。 ②与非金属反应:浓硝酸在加热的条件下,还能与木炭等非金属单质发生氧化还原反应,其与木炭反应的化学方程式为 。 钝化 C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O 应用化学 我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿第,惟玻璃可盛。”“西人凡画洋画必须镂版于铜上者,先以笔画铜,或山水人物,以此水渍其间一昼夜,其渍处铜自烂,胜于雕刻,高低隐显,无不各有其妙。” 1.“强水”指的是硝酸,根据“性最烈,能蚀五金”,判断硝酸的腐蚀性如何? 提示:很强的腐蚀性。 2.根据“其水甚强,五金八石皆能穿第”,判断硝酸能否与金属反应? 提示:硝酸可以与大部分金属反应。 3.玻璃的主要成分是二氧化硅,硝酸能否与玻璃反应? 提示:不能。 4.铜与盐酸、稀硫酸不反应,硝酸与铜能否反应?体现了硝酸的什么性质? 提示:能反应,体现了硝酸的强氧化性。 1.以下关于铜跟浓、稀硝酸反应的说法错误的是 (　　) 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 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 [题点多维训练] √ 解析:1 mol浓硝酸被还原生成1 mol NO2,转移1 mol电子,A错误;浓硝酸的强氧化性强于稀硝酸,Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈,B正确;Cu与浓、稀硝酸反应都不需要加热,C正确;浓硝酸的还原产物是NO2,稀硝酸的还原产物是NO,根据得失电子守恒可判断生成等量的Cu(NO3)2,消耗浓硝酸的量多,D正确。 2.下列反应既表现硝酸的酸性,又表现硝酸的氧化性的是 (　　) A.CuO+2HNO3===Cu(NO3)2+H2O B.FeO+4HNO3(浓) ===Fe(NO3)3+2H2O+NO2↑ C.C+4HNO3(浓) CO2↑+2H2O+4NO2↑ D.NH3+HNO3===NH4NO3 √ 解析:根据硝酸中氮元素的化合价降低,则体现硝酸的氧化性,若生成硝酸盐,则体现硝酸的酸性。因硝酸中氮元素的化合价没有变化,只生成硝酸盐,则只表现酸性,故A错误;生成硝酸铁,则表现硝酸的酸性,且硝酸中部分氮元素的化合价由+5价降低为+4价,则体现硝酸的氧化性,故B正确;硝酸与碳反应,硝酸中氮元素的化合价全部由+5价降低为+4价,只体现氧化性,而不能体现酸性,故C错误;反应中没有元素化合价变化,不能体现硝酸的氧化性,生成硝酸盐,则只体现酸性,故D错误。 3.下列实验中均能观察到红棕色气体产生,对比分析所得的结论不正确的是 (　　) 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反应 C.②中发生的反应,表现浓硝酸的酸性和强氧化性 D.③中的红棕色气体,在管口才能观察到 √ 解析:①中灼热碎玻璃不与浓硝酸反应,仍有红棕色气体NO2生成,说明浓硝酸受热发生了分解反应,生成NO2、O2和H2O,A正确;由于浓硝酸受热分解也生成NO2,则②中红棕色气体可能来源于浓硝酸的分解,故不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应,B正确;②中木炭与浓硝酸反应体现了浓硝酸的强氧化性,没有表现出酸性,C错误;由于稀硝酸与铜反应生成NO,NO在管口遇到氧气生成红棕色气体NO2,D正确。 4.下列离子在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存的是 (　　) A.H+、N、Fe2+、Na+ B.Ag+、N、Cl-、K+ C.K+、Ba2+、OH-、S D.Cu2+、N、Br-、OH- 解析:H+和N具有强氧化性,Fe2+具有还原性,能发生氧化还原反应,A正确;B、C、D项都不能发生氧化还原反应,但因生成沉淀和弱电解质而不能共存。 √ 5.利用如图所示装置进行铜与硝酸反应的实验。 (1)硝酸一般盛放在棕色试剂瓶中,请用化学方程式说明其原因: 。 4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O (2)使用稀硝酸进行实验:反应开始后,铜丝逐渐变细,有气泡产生,溶液变蓝。 ①铜与稀硝酸反应的离子方程式为 　 。  ②实验中观察到试管中的气体略有红棕色,其原因是　　　　　　　　 _________________(用化学方程式表示)。  3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O 2NO+O2===2NO2 (3)使用浓硝酸进行实验:反应剧烈进行,铜丝逐渐变细,溶液变绿,试管上方出现红棕色气体。 ①铜与浓硝酸反应的化学方程式为 　 。  ②某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和,NO2的饱和溶液呈黄色,硝酸铜溶液呈蓝色,二者混合后呈绿色。他取少量该绿色溶液,向其中加入适量水后溶液变为蓝色,可能的原因是　　　　　　　　 _________________________(用化学方程式表示)。  4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3NO2+H2O===2HNO3+NO 硝酸与金属反应的相关计算 新知探究(二) 1.一般分析 (1)反应通式:M+HNO3→M(NO3)n+还原产物+H2O。 (2)HNO3的物质的量 ①起氧化作用的HNO3转化为气体(NO、NO2)时,气体的物质的量等于被还原的硝酸的物质的量。 ②起酸性作用的HNO3转移到生成物的盐中,可以根据金属阳离子的物质的量求出。 ③没有参加反应的HNO3,可根据溶液中H+的物质的量求出。 2.常见反应 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,浓硝酸变稀,其还原产物变为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。 3.常用解题方法 原子守恒 n(HNO3)=n(N)+n(还原产物中氮原子) 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原子失去的电子数 电荷守恒 Mn+和H+所带正电荷总数等于N所带负电荷总数 利用离子 方程式计算 硝酸与硫酸混合液跟金属的反应,当金属足量时,不能用硝酸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与硫酸电离出的H+仍能继续与金属反应 1.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 [题点多维训练] √ 解析:n(NO)==0.1 mol,转移电子的物质的量=0.1 mol× (5-2)=0.3 mol;Cu、Zn分别与稀硝酸反应生成+2价阳离子,则每个金属原子生成金属阳离子失去2个电子,根据金属和电子转移关系式得n(Cu) +n(Zn)=n(e-)=×0.3 mol=0.15 mol,溶液中根据电荷守恒得c(N) =c(H+)+2[c(Cu2+)+c(Zn2+)]=0.1 mol·L-1+2×0.15 mol·L-1=0.4 mol·L-1。 2.在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓硝酸中,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　　　mL。  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,根据得失电子守恒得3n1+(0.05-n1)×1=0.03×2,解得n1=0.005,V(NO)=0.005 mol×22.4 L·mol-1=0.112 L=112 mL。 112 题点(二)　利用原子守恒解题 3.将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体,当锌粉完全作用时收集到11.2 L(标准状况下)NO、NO2混合气,则所消耗硝酸的物质的量是(　　) A.1.2 mol　 B.1.1 mol　 C.0.9 mol　 D.0.8 mol √ 解析:锌和浓硝酸反应时生成NO2,而与稀硝酸反应时生成NO,由题意可得n(NO2)+n(NO)==0.5 mol,由氮原子守恒可知被还原的硝酸的物质的量为0.5 mol,由题意可得n(Zn)==0.3 mol,由锌原子守恒可知n[Zn(NO3)2]=0.3 mol,则表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol×2=0.6 mol,参加反应的硝酸的物质的量为0.5 mol+0.6 mol=1.1 mol,故选B。 题点(三)　利用离子方程式进行计算 4.一定量的Cu和1 mol·L-1的稀硝酸反应,如果N的浓度下降0.2 mol·L-1,则溶液中c(H+)同时下降(假定反应前后溶液体积不变)(　　) A.0.2 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1 C.0.6 mol·L-1 D.0.8 mol·L-1 解析:由Cu与稀硝酸反应的离子方程式:3Cu+8H++2N===3Cu2+ +2NO↑+4H2O可知,当N浓度下降0.2 mol·L-1时,c(H+)下降0.8 mol·L-1。 √ 5.在100 mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1和0.1 mol·L-1,向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是 (　　) A.0.15 mol·L-1 B.0.225 mol·L-1 C.0.35 mol·L-1 D.0.45 mol·L-1 √ 解析:由于本题溶液中存在HNO3、H2SO4,所以c(H+)>c(N),而在Cu与HNO3的反应中,实际参加反应的n(H+)∶n(N)=8∶2,所以要依据离子方程式来计算: 3Cu　+　8H+　　+　　2N===3Cu2++2NO↑+4H2O 3 8 2 3 (0.4+0.2) 0.4×0.1 =0.03 ×0.1=0.06 =0.04 由此可知H+的量不足,完全反应,则n(Cu2+)= mol=0.022 5 mol,c(Cu2+)==0.225 mol·L-1。 深化拓展氮及其化合物的转化关系 培优素养 1.氮及其化合物的“价—类二维图” 氮及其化合物之间的转化关系,主要从氮元素的化合价变化入手。 写出图中标号的化学方程式: ①____________________ ②_________________ ③_________________________ ④___________________________ N2+O2 2NO 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO 4NH3+5O2 4NO+6H2O ⑤______________________ ⑥_________________________________________ ⑦___________________ ⑧2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O NH3+H2O NH3·H2O 3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O NH3+HCl===NH4Cl 2.其他形式的转化关系 (1)连续氧化型转化 (2)三角转化 1.(2024·福州闽侯县期中)氮及其化合物的转化关系如下图所示,则下列说法不正确的是 (　　) A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C.上述所有反应都是氧化还原反应 D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2 [题点多维训练] √ 解析:闪电固氮的特点是空气中的氮气与氧气反应得到一氧化氮,工业固氮的特点是氨气与氧气催化氧化得到一氧化氮,据此回答问题。在工业上是用氨催化氧化方法制取硝酸,路线①②③就是工业生产硝酸的主要途径,A正确。雷电固氮就是空气中的N2与O2在电火花作用下反应产生NO,NO被O2氧化产生NO2,NO2被水吸收得到硝酸,故路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径,B正确。在题述反应中都存在N元素化合价的变化,因此都是氧化还原反应,C正确。氮气与氧气在高温或放电时反应产生NO,无法一步得到二氧化氮,D错误。 2.如图为氮及其化合物的类别与化合价对应的关系图。 (1)实验室制取氨气。 ①化学方程式是　 。  解析:实验室用固体氯化铵和固体氢氧化钙反应制备氨气,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O ②可用向下排空气法收集氨气的原因是______________________ 　 。  解析:氨气极易溶于水,所以只能用排空气的方法收集,又因为氨气密度小于空气密度,所以选择向下排空气法收集。 氨气的密度小于空气的 密度 ③用水吸收多余的氨气时,如将导管直接插入水中,会产生倒吸现象,产生该现象的原因是_______________________________________ 　 。  解析:氨气极易溶于水,使装置中的压强小于外界的压强,从而引起倒吸。 氨气极易溶于水,使装置中的压强小于外界 的压强 (2)完成下列能生成NO的化学方程式。 ①体现N元素的还原性:____________________________ a.汽车尾气中产生的NO:N2+O2 2NO。 b.氨的催化氧化:__________________________________________ 。 解析:氨气催化氧化生成一氧化氮和水,化学方程式:4NH3+5O2 4NO+6H2O,氨气中-3价N升高为+2价,体现还原性。 4NH3+5O2 4NO+6H2O 3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (合理即可) ②体现N元素的氧化性:________________________________________ (合理即可)。  解析:铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,化学方程式:3Cu+ 8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,硝酸中+5价N降为+2价,体现氧化性。 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (3)NO2易溶于水。将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中,如图所示。 ①NO2溶于水的化学方程式是　 。  解析:二氧化氮可以和水反应生成硝酸和一氧化氮,反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO。 3NO2+H2O===2HNO3+NO ②使试管中NO2完全被水吸收的操作是　 。  解析:NO2与水和氧气反应生成硝酸,发生反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O===4HNO3,所以使试管中NO2完全被水吸收的操作是向试管中通入 mL氧气。 缓缓通入 mL 氧气 课时跟踪检测 (选择题第1~12小题每小题3分,第14~15小题每小题5分,本检测满分60分) 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 15 √ 12 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.打开浓硝酸时在瓶口可以观察到有白雾生成 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 15 12 解析:硝酸易溶于水,可以与水以任意比互溶,故A正确;硝酸具有挥发性,有刺激性气味,故B错误,C正确;浓硝酸易挥发,与空气中的水蒸气结合形成硝酸小液滴,形成白雾,故D正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 2.下列关于硝酸的说法正确的是 (　　) A.硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮得电子 B.浓硝酸与浓盐酸按3∶1的体积比混合所得的混合物叫王水 C.硝酸电离出的H+能被Zn、Fe等金属还原成H2 D.常温下,向浓硝酸中投入Fe片,会产生大量的红棕色气体 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:B选项:王水指的是浓硝酸和浓盐酸按体积之比1∶3混合所得的混合物。C选项:硝酸与金属反应时,被还原的是+5价氮,得到的还原产物是NO2、NO、N2O、N2等。D选项:常温下,浓硝酸可使Fe和Al等金属发生钝化。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 3.浓硝酸常呈黄色的原因是 (　　) A.浓硝酸中混有碘化银 B.浓硝酸中混有铁离子 C.浓硝酸易分解产生二氧化氮 D.浓硝酸中混有单质硫 解析:浓硝酸不稳定,见光或受热容易分解:4HNO3 4NO2↑+ O2↑+2H2O,分解出的二氧化氮又溶于浓硝酸中,使浓硝酸显黄色,故选C。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 4.在反应C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O中浓硝酸表现出(　　) A.酸性 B.挥发性 C.强氧化性 D.不稳定性 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:在反应C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O中,氮元素化合价从+5价全部变化为+4价,表现出硝酸的强氧化性,C正确;酸性是指硝酸中氮元素化合价不变,生成硝酸盐,A错误;挥发性是硝酸挥发出硝酸微粒,属于物理性质,B错误;不稳定性是指硝酸见光或加热分解的性质,D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 5.将相同质量的铜分别与过量浓硝酸、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HNO3的物质的量:前者大,后者小 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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:HNO3浓度越大,反应速率越大。Cu与浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式分别为Cu+4HNO3(浓) ===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,由反应的化学方程式可知,等质量的Cu分别与浓硝酸、稀硝酸完全反应时,耗酸量前者大,还原产物前者NO2为红棕色气体,后者NO为无色气体,而氧化产物都为Cu(NO3)2,反应过程中转移电子数相等。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 6.下列有关铜与浓硝酸反应的说法错误的是 (　　) A.HNO3是氧化剂,NO2是还原产物 B.若2 mol HNO3被还原,则反应中一定生成22.4 L NO2气体 C.参加反应的硝酸中,被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比是1∶1 D.硝酸在反应中既表现了强氧化性,又表现了酸性 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:Cu与浓硝酸的反应为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑ +2H2O,反应中N元素的化合价由HNO3中+5价降低为NO2中+4价, HNO3是氧化剂,发生还原反应生成NO2,NO2是还原产物,故A正确;根据氮元素守恒可知被还原的硝酸的物质的量等于二氧化氮的物质的量, 2 mol HNO3被还原,则反应中生成2 mol NO2,且二氧化氮所处的状态不一定是标准状况,体积无法确定,故B错误;被还原的硝酸生成二氧化氮,未被还原的硝酸生成硝酸铜,由化学方程式Cu+4HNO3(浓)=== 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O可知,被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比是1∶1,故C正确;反应中N元素的化合价部分未变化,生成硝酸铜,硝酸表现酸性,N元素化合价部分降低,生成二氧化氮,硝酸表现氧化性,故D正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 3 7.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 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 3 解析:浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红,表现出酸性,后褪色,表现出强氧化性,A正确。不能用稀硝酸与锌反应制氢气,因为硝酸具有强氧化性,被锌还原生成氮氧化物等,而不生成氢气,B正确。要用棕色瓶盛装浓硝酸,因为浓硝酸具有光的不稳定性,C正确。能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去,可能是硝酸表现出强氧化性,将酚酞氧化而褪色,也可能是硝酸表现出酸性,中和了氢氧化钠的碱性,酚酞在中性溶液中呈无色,D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 8.要绿水青山,就必须防止环境污染,工业上用洗净的废铜屑来制备硝酸铜,为了节约原料和防止污染环境,宜采用的方法是 (　　) A.Cu+HNO3(浓) →Cu(NO3)2 B.Cu+HNO3(稀) →Cu(NO3)2 C.Cu CuO Cu(NO3)2 D.Cu CuSO4 Cu(NO3)2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:铜与浓硝酸反应过程中,有二氧化氮气体生成,污染环境,A不选;铜与稀硝酸反应过程中,有一氧化氮气体生成,污染环境,B不选; Cu CuO Cu(NO3)2过程中,无有害气体生成,C选;铜与浓硫酸反应过程中,有二氧化硫气体生成,污染环境,D不选。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 9.碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图装置),下列有关说法正确的是 (　　) A.洗气瓶中产生的沉淀中有碳酸钡 B.在Z导管出来的气体中无二氧化碳 C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡 D.在Z导管口没有红棕色气体出现 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:碳与浓硫酸共热产生的X气体为CO2和SO2的混合气体,铜与浓硝酸反应产生的Y气体是NO2,SO2+H2O+NO2===H2SO4+NO,故洗气瓶中产生的是硫酸钡沉淀,Z处逸出的气体中有CO2和NO,NO遇到空气中的氧气生成了红棕色的NO2,二氧化碳不与氯化钡反应,所以没有BaCO3生成。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 10.将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀硝酸中恰好完全反应,固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896 L(标准状况),向反应后的溶液中加入2 mol·L-1NaOH溶液60 mL时,金属离子恰好沉淀完全,则形成沉淀的质量为 (　　) A.(m+2.28)g B.(m+2.04)g C.(m+3.32)g D.(m+4.34)g √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:当金属离子恰好沉淀完全时,n(OH-)=2 mol·L-1×60×1L =0.12 mol,m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)=m g+0.12 mol×17 g·mol-1= (m+2.04)g,故B正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 11.某实验小组同学把小块木炭在酒精灯上烧至红热,迅速投入热的浓硝酸中,发生剧烈反应,同时有大量红棕色气体产生,液面上木炭迅速燃烧发出亮光。经查阅资料可知浓硝酸分解产生NO2和O2。为了探究“液面上木炭迅速燃烧发出亮光”的原因,该小组同学用如图装置完成以下实验: 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 序号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 集气瓶中 所盛气体 O2 加热浓硝酸 产生的气体 现象 木炭迅速燃烧发出亮光 木炭迅速燃烧发出亮光 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 下列说法正确的是 (　　) A.浓硝酸分解产生的V(NO2)∶V(O2)=1∶1 B.红棕色气体的产生表明木炭与浓硝酸发生了反应 C.能使液面上木炭迅速燃烧发出亮光的主要气体是氧气 D.以上实验不能确定使液面上木炭迅速燃烧发出亮光的主要气体一定是NO2 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:浓硝酸分解的化学方程式为4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O,则V(NO2)∶V(O2)=4∶1,故A错误;红棕色气体为NO2,它的产生不能表明木炭与浓硝酸发生了反应,也可能是浓硝酸分解产生的,故B错误;实验Ⅱ中浓硝酸受热分解产生的气体为二氧化氮和氧气,木炭在此混合气体中能迅速燃烧发出亮光,可能是氧气助燃的作用,也可能二氧化氮也具有助燃作用,以上实验不能确定使液面上木炭迅速燃烧发出亮光的主要气体一定是NO2,故C错误、D正确。 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 3 12.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,下列有关说法正确的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 A.①中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被还原为NO2 B.③中反应的化学方程式: 3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4===4CuSO4+2NO↑+4H2O C.③中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强 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 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:①中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被Cu还原为NO,在试管口,NO遇到空气中的氧气生成NO2,A错误;③中反应的化学方程式:3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4===4CuSO4+2NO↑+4H2O,B正确;③中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,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,C错误;铜与稀硫酸不反应,D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 13.(14分)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体是否为NO,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 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (1)设计装置A的目的是____________________________________ ,写出试管A中发生反应的离子方程式: 　 。  解析:因烧瓶中有空气,则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮,利用A装置反应生成的CO2将整套装置内的空气赶尽,以排除对气体产物观察的干扰,利用C装置可检验装置内的空气是否排尽;A中稀硝酸和碳酸钙反应生成硝酸钙、二氧化碳和水,反应的离子方程式为CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O。 利用生成的CO2将整套装置内的空气 赶尽,以排除对气体产物观察的干扰 CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (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中发生反应的离子方程式是 　 　。  解析:因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水,其离子反应为3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O,因此实验现象是铜丝上产生气泡,稀硝酸液面上气体仍无色,溶液变为蓝色。 铜丝上产生气泡,稀硝酸液面上气体仍无色,溶液变为 蓝色 3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 (3)将注射器F中的空气推入E中,E中的气体变为红棕色,此时发生反应的化学方程式: 　　　 　　。  解析:将F中的空气推入E中,发生反应:2NO+O2===2NO2,E中无色气体变为红棕色,证明NO存在。 2NO+O2===2NO2 (4)D装置的作用是 　。  解析:NO、NO2都有毒,能污染环境,氮的氧化物能被NaOH溶液吸收,则装置D的作用为吸收多余的氮氧化物,防止污染空气。 吸收NO、NO2等尾气,防止污染空气 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 3 高阶思维训练(选做题) 14.(2024·石家庄高一期末)依据图中氮元素及其化合物间的转化关系,判断下列说法错误的是(　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 A.X是N2O5 B.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸 C.可用排空气法收集NO气体 D.由NH3→N2可知,原理上NH3与NO2反应生成N2也可以实现 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:由图中氮元素及其化合物的转化关系可知,X为+5价对应的氮的氧化物(N2O5),故A正确;氨气催化氧化生成一氧化氮和水,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮溶于水生成硝酸,工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸,故B正确;一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮气体,不可用排空气法收集NO气体,故C错误;NH3可与NO2反应生成氮气,8NH3+6NO2===7N2+12H2O,故D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 15.(2024·湖南卷)某学生按图示方法进行实验,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。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 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HNO3中表面钝化 B.锥形瓶内出现了红棕色气体,表明铜和稀HNO3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 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 3 解析:金属铜与稀硝酸不会产生钝化,开始反应速率较慢,可能的原因是铜表面有氧化铜,故A项说法错误;由于装置内有空气,铜和稀HNO3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;装置内氧气逐渐被消耗,生成的NO2量逐渐达到最大值,同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,气体颜色变浅,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。 $$