第5章 第2节 新知探究课5 硝酸、酸雨及防治-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步讲义(人教版2019)

新知探究课5　硝酸、酸雨及防治 1．了解硝酸的性质，构建物质间转化关系，能从化合价、类别两个角度认识硝酸的性质。 2．了解酸雨对生态环境的影响，增强保护环境的意识，培养“科学态度与社会责任”的学科核心素养。 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 ①化学方程式：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。 ②保存：一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。 (2)强氧化性 ①与金属铜反应 浓硝酸与Cu反应：4HNO3(浓===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； 稀硝酸与Cu反应：8HNO3(稀===＋2NO↑＋4H2O。 ②常温下，浓硝酸、浓硫酸使铁、铝表面被氧化生成一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应，故常温下，可以用铁或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸。 ③王水 组成 浓硝酸和浓盐酸的混合物，体积比为1∶3 特性 能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解 3．工业制硝酸 原理：将氨经过一系列反应得到硝酸，如图所示。 写出每步反应的化学方程式。 (1)N2＋3H22NH3。 (2)4NH3＋5O24NO＋6H2O。 (3)2NO＋O2===2NO2。 (4)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)硝酸在光照或加热条件下可分解生成二氧化氮气体。 (　　) (2)硝酸与Cu的反应中，HNO3只表现强氧化性。 (　　) (3)浓、稀硝酸与铜反应属于置换反应。 (　　) (4)在常温下，浓硫酸和浓硝酸遇Fe和Al无明显现象，说明常温下浓H2SO4和浓HNO3与Fe和Al都不反应。 (　　) [答案]　(1)√　(2)×　(3)× 　(4)× 二、酸雨及防治 1．SO2与NOx的主要来源 (1)SO2主要来自煤、石油的燃烧和某些含硫金属矿物的冶炼。 (2)NOx主要来自机动车尾气(高温条件下氮气和氧气反应生成氮氧化物)。 2．酸雨 (1)概念：pH<5.6的降雨。 (2)成因：主要是大气中的SO2和NOx以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于水形成的。 (3)危害 ①直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化。 ②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电缆的腐蚀。 (4)酸雨防治 ①工业废气排放到大气中之前，必须进行适当处理，防止有害物质污染大气。 ②减少化石燃料的直接燃烧，如脱硫处理。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)pH<7的降雨均为酸雨。 (　　) (2)CO2和SO2都属于空气污染物。 (　　) (3)因为汽油中含有氮元素，所以汽车尾气中含有NO等氮的氧化物。 (　　) (4)二氧化硫和二氧化氮是形成酸雨的主要物质。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 硝酸的强氧化性 如图所示是进行木炭与浓硝酸反应，并检验生成的气体的实验装置。 1．实验中具支试管A内有什么现象？写出有关反应的化学方程式。该反应中参加反应的硝酸全部作氧化剂吗？ 提示：试管内有红棕色气体生成。C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。反应中参加反应的硝酸全部作氧化剂。 2．试管B内的澄清石灰水会出现什么现象？水湿棉花处发生什么反应？ 提示：木炭与浓硝酸反应产生的CO2使澄清石灰水变浑浊。水湿棉花处发生反应3NO2＋H2O===NO＋2HNO3。 3．铜投入稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO3固体，铜会不会溶解？为什么？ 提示：铜会溶解。由离子方程式＋3Cu===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O可知，只要溶液中同时有H＋和，铜就会发生反应而溶解。 4．m g Cu与足量的一定浓度的硝酸充分反应，生成V L NO、NO2混合气体(标准状况下)，则参加反应的HNO3的物质的量是多少？ 提示：被还原的硝酸无论生成NO还是NO2，均有氮原子与被还原HNO3的物质的量相等；未被还原(起酸性作用)的硝酸等于物质的量的2倍，故参加反应的硝酸的物质的量为()mol。 1．硝酸与金属的反应 (1)除Au、Pt等少数金属外，硝酸可以氧化其余金属，如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O。 (2)活泼金属与硝酸反应一般不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同，可能是NO2、N2O、NO、N2、等。 (3)不活泼金属与硝酸反应的规律为 (4)常温下，浓硝酸能使Fe、Al钝化，加热时可以与Fe、Al发生反应。 2．硝酸与非金属的反应 反应规律：非金属单质＋浓硝酸→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。 注意：显强氧化性的条件是酸性，中性或碱性溶液不考虑氧化性。其强氧化性主要体现在氮元素化合价的变化上。 (2)铁与稀硝酸反应：HNO3足量时，生成，若Fe过量时，则生成Fe(NO3)2。 (3)硝酸具有强氧化性，可以与还原性化合物如HI、SO2、FeO等反应，也可以与还原性离子如S2-、等反应，具体产物应结合元素化合价、氧化还原反应和试题具体情境来判断。 (4)浓度很稀的硝酸也可以与活泼金属反应产生氢气，但是中学化学阶段一般不考虑这种情况。 3．硝酸与金属反应的计算 (1)原子守恒法 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以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。 n(HNO3)消耗＝x·n[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)(假设HNO3的还原产物为NO2和NO，下同)。 (2)电子守恒法 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得到的电子的物质的量等于金属失去的电子的物质的量，即金属失电子的物质的量＝n(NO2)＋3n(NO)。 1．下列有关浓硝酸的说法不正确的是(　　) A．实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气 B．在常温下，浓硝酸能使金属铝钝化 C．浓硝酸不稳定，见光或受热易分解，需要避光保存 D．浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生 A　[浓硝酸具有强氧化性，与金属反应时，一般不生成氢气，所以实验室中不能使用浓硝酸制备氢气，故A错误；在常温下，铝遇浓硝酸会被氧化，在表面生成一层致密的氧化物薄膜，对内层的金属起到保护作用，故B正确；浓硝酸不稳定，见光或受热易分解：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，所以应避光保存，故C正确；浓硝酸易挥发，打开瓶塞，硝酸蒸气与空气中的水蒸气结合成硝酸液滴，瓶口有白雾产生，故D正确。] 2．某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示： ①、③均观察到实验现象：溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生。 下列说法正确的是(　　) A．①试管口有红棕色气体产生，原因是硝酸被还原为NO2 B．由③的现象可得出结论：Cu可与稀硫酸反应 C．③中反应的离子方程式：＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O D．③中可能产生SO2 C　[稀硝酸和铜片反应的离子方程式为＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O，①试管口有红棕色气体产生是因为NO被空气中的氧气氧化为NO2，A错误；③中的现象是因为溶液中的在酸性环境下具有强氧化性，继续与铜发生反应：＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O，B错误，C正确；③中没有参与反应，不可能产生SO2，D错误。] 3．铜与一定量浓硝酸恰好完全反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与0.84 L 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5 mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，消耗NaOH溶液的体积是(　　) A．60 mL　　　　 B．45 mL C．30 mL D．15 mL C　[NO2、N2O4、NO的混合气体与0.84 L 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，说明整个过程中被还原的HNO3反应前后没有变化，即Cu失去的电子都被O2得到，根据得失电子守恒建立关系式：n(Cu)×2＝n(O2)×4，解得n(Cu)＝0.037 5 mol×2＝0.075 mol，根据Cu2+～2OH－得NaOH为0.075 mol×2＝0.15 mol，则消耗NaOH溶液的体积V＝＝0.03 L＝30 mL。] 酸雨的形成及防治 生活需要洁净安全的生存环境，新的《环境空气质量标准》的颁布表明国家对环境问题的进一步重视。 1．煤燃烧产生的SO2所形成的酸雨中，SO2最终转化成的酸是什么酸？在煤中加入适量生石灰，可以大大减少煤燃烧时SO2的排放，请你写出涉及的化学方程式。 提示：二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸不稳定，被空气中氧气氧化为H2SO4。二氧化硫能够与氧化钙反应生成亚硫酸钙，反应的化学方程式为CaO＋SO2CaSO3，亚硫酸钙被氧气氧化生成硫酸钙，反应的化学方程式为2CaSO3＋O22CaSO4，反应的总化学方程式为2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。 2．A、B、C三个城市全年雨水的月平均pH变化如图所示。 (1)受酸雨危害最严重的是哪个城市？ 提示：pH越低，受到酸雨的危害越严重，从图中可知，C城市全年雨水pH的月均值在三个城市中最低，受到酸雨的危害最大。 (2)呈酸性的雨水就是酸雨吗？收集部分酸雨，空气中放置时间稍长，酸性反而越强，原因可能是什么？ 提示：由于溶解了二氧化碳，正常雨水的pH约为5.6，酸雨的pH小于5.6。酸雨中的H2SO3易被O2氧化为酸性强的H2SO4。 (3)酸雨分硝酸型酸雨和硫酸型酸雨。请你写出NO转化为硝酸的化学方程式。 提示：2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 1．酸雨类型 正常雨水的pH为5.6，pH<5.6的降雨称为酸雨。酸雨可分为以下两种类型： (1)硫酸型酸雨：SO2→SO3→H2SO4(或SO2→H2SO3→H2SO4)。 (2)硝酸型酸雨：NOx→NO2→HNO3。 2．酸雨的防治 酸雨的防治主要是对污染物进行处理。对含有SO2、NOx废气的常见处理方法如下： (1)含有SO2废气的两种处理方法 钙基固硫法 工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到煤渣中，反应的化学方程式为CaO＋SO2CaSO3，2CaSO3＋O22CaSO4，总反应的化学方程式为2CaO＋2SO2＋O22CaSO4 氨水脱硫法 该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为====== (2)含有NOx尾气的处理方法 碱液吸收法 硝酸工业产生的废气中含有较多的NO、NO2，可用强碱溶液进行吸收，同时获得副产品。如：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 催化转化法 在催化剂、加热条件下，氮氧化物通过与氨或CO反应转化为无毒气体(N2)，一般适用于汽车尾气的处理。如：6NO＋4NH35N2＋6H2O；6NO2＋8NH37N2＋12H2O 4．酸雨是对降水呈酸性(pH小于5.6)的统称。下列说法错误的是(　　) A．空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨 B．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物 C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因 D．为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料进行脱硫处理 C　[工业废水任意排放引起江河湖泊污染，而酸雨是由于SO2和NO2溶于水引起的。] 5．工业或机动车尾气中的NOx会造成环境问题，可用多种方法脱除。 (1)碱液吸收：NaOH溶液可吸收硝酸工业尾气(含NO、NO2)，获得副产品NaNO2。 ①等物质的量NO与NO2被NaOH溶液吸收，反应的离子方程式为____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 ②若吸收时NO与NO2比例控制不当，则吸收液经浓缩结晶、过滤得到NaNO2晶体中最有可能混有的杂质是________(填化学式)。排放的尾气中含量较高的氮氧化物是________(填化学式)。 (2)还原法：尿素水溶液热解产生的NH3可去除尾气中的NOx，流程如下： ①写出“催化反应”过程中NH3还原NO2的化学方程式：________________ ____________________________________________________________________。 ②若氧化处理后的尾气中混有SO2，此时催化剂表面会因为覆盖部分硫酸盐而导致催化剂中毒，降低NOx的去除率。试分析硫酸盐的产生过程：_______________ ____________________________________________________________________。 [解析]　(1)①由题意可知NO和NO2混合气体通入NaOH生成NaNO2，反应化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，离子方程式为===＋H2O。②NO与NO2混合气体中NO过量时，混合气体与NaOH反应生成的盐只有NaNO2。同时，过量的NO由于不和NaOH反应以尾气形式排放。当NO与NO2比例为1∶1时，与NaOH反应只生成NaNO2，无气体释放。混合气体中NO2过量时，除NO与NO2按1∶1与NaOH反应生成NaNO2外，剩余的NO2可被NaOH吸收生成NaNO2和NaNO3，无气体释放。综上所述，晶体中最可能的杂质为NaNO3，比例不当时可能释放NO。(2)①依据题意可知反应物为NO2和NH3，产物为N2和H2O。化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O。②硫酸盐形成需要，而题目中混合气体含有的是SO2，因此可以推导形成的过程中存在将SO2氧化成SO3的过程。尿素水溶液热解和催化生成N2过程中均有H2O，可以将SO3转化成H2SO4。生成的H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4。 [答案]　===＋H2O　②NaNO3　NO (2)①8NH3＋6NO27N2＋12H2O　 ②SO2与O2、H2O反应生成H2SO4，H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4或者NH4HSO4 1．明确硝酸与金属的反应：一般情况下，浓硝酸、稀硝酸分别与金属反应的还原产物不同，前者为NO2，后者为NO，但大多数情况下应结合试题情境判断还原产物。 2．注意硝酸计算中的两种守恒：原子守恒、得失电子守恒。 3．理解酸雨：pH小于5.6的降雨才是酸雨，SO2与NOx是形成酸雨的主要因素。 1．下列措施不利于“蓝天工程”建设的是(　　) A．推广使用燃煤脱硫技术，防止SO2污染 B．实施绿化工程，防治可吸入颗粒物污染 C．研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染 D．加大石油、煤的开采速度，增加化石燃料的供应量 D　[石油、煤等化石燃料燃烧时会产生SO2等大气污染物，不符合“蓝天工程”的要求。] 2．下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是(　　) A．较稀的硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性 B．铁浸入浓硝酸中不产生气体——强氧化性 C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——强氧化性 D．氧化铁固体与稀硝酸混合后溶解——酸性 C　[较稀的硝酸具有酸性，使紫色石蕊溶液变红，A正确；B项为钝化，体现强氧化性，B正确；硝酸不稳定，光照容易分解产生NO2、O2和水，所以硝酸要放在棕色试剂瓶中避光保存，说明硝酸的不稳定性，C错误；稀硝酸具有酸性，能与碱性氧化物氧化铁发生反应，表现酸性，D正确。] 3．38.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到22.4 mL(标准状况)气体，则反应消耗的硝酸的物质的量可能是(　　) A．1.0×10-3 mol B．1.6×10-3 mol C．2.2×10-3 mol D．2.4×10-3 mol C　[浓硝酸适量，在反应过程中变稀，实际上发生了两个反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，3Cu＋8HNO3(稀===＋2NO↑＋4H2O。反应消耗的HNO3包括起酸性作用和起氧化性作用的两部分，前者反应后以Cu(NO3)2形式存在，后者被还原后生成NO2、NO气体。从两个方程式看出Cu＋2HNO3(酸)～Cu(NO3)2，HNO3(氧化剂)～NO2(或NO)，所以反应消耗的HNO3的物质的量为×2＋＝1.2×10-3 mol＋1×10-3 mol＝2.2×10-3 mol。] 4．图甲、乙、丙均为验证铜和浓硝酸反应的装置： (1)甲、乙、丙三个装置中共同发生的反应的化学方程式是__________________。 (2)和甲装置相比，乙装置的优点是①___________________________________ ___________________________________________________________________； ②_________________________________________________________________。 (3)为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭活塞________，再打开活塞________，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入②试管，应该________________________________________________________________________________________________________________________________________。 [解析]　(1)铜和浓硝酸反应的化学方程式是Cu＋4HNO3(浓===＋2NO2↑＋2H2O。(2)根据题目给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，同时可以通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。(3)实验丙中，实验时先关闭活塞c，再打开活塞a、b，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离停止反应。欲使烧杯中的水进入②试管应该先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②。 [答案]　(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)①可以控制反应的发生与停止　②可吸收NO2气体，防止污染环境　(3)c　a、b　先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管② 新知探究课固基练(五)　硝酸、酸雨及防治 1．如图表示酸雨的形成，关于酸雨，下列说法正确的是(　　) A．酸雨的pH为5.6 B．酸雨的形成过程发生了氧化还原反应 C．酸雨的主要成分为氮、硫元素的氧化物 D．形成酸雨的主要原因是雷雨天气 B　[酸雨的pH小于5.6，A错误；酸雨的形成过程发生了氧化还原反应，B正确；酸雨的主要成分为氮、硫元素的含氧酸，C错误；形成酸雨的主要原因是氮、硫元素氧化物的排放，D错误。] 2．下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是(　　) A．稀硝酸使红色石蕊试纸变蓝 B．硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2 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 D　[稀硝酸显酸性，不可能使红色石蕊试纸变蓝，A错误；B项发生复分解反应，可以生成CO2，故B错误；HNO3有强氧化性，可以氧化H2S气体，不能用于制取H2S，故C错误；NO2呈红棕色，浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色，D正确。] 3．用以下三种途径制取相同质量的硝酸铜，下列叙述不正确的是(　　) 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，氧化铜再与稀硝酸反应 A．对环境造成的危害：③最小 B．所消耗的HNO3的物质的量：①>②>③ C．三种途径所消耗的铜的质量相同 D．浓硝酸的氧化性强，故制取硝酸铜的最佳方案是① D　[①铜与浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮，化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑；②铜与稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮，化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀===＋4H2O＋2NO↑；③铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜再与稀硝酸反应，化学方程式为2Cu＋O2===2CuO、CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋2H2O；③不生成污染性气体，对环境污染最小，A正确；生成等量的硝酸铜，所消耗的HNO3的物质的量：①>②>③，B正确；根据铜元素守恒可知，三种途径所消耗的铜的质量相同，C正确；铜与浓硝酸反应生成污染性气体，且氮元素利用率低；方案③不生成污染性气体且氮元素利用率高，故制取硝酸铜的最佳方案是③，D错误。] 4．以下关于铜与浓硝酸、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．铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈 C．铜与浓、稀硝酸反应都不需要加热 D．生成等量的硝酸铜，消耗浓硝酸的量多 A　[1 mol浓HNO3被还原生成1 mol NO2，转移1 mol电子，A项错误；浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，Cu与浓HNO3反应比与稀HNO3反应剧烈，B项正确；Cu与浓、稀HNO3反应都不需要加热，C项正确；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，消耗浓HNO3的量多，D项正确。] 5．对于1 L H2SO4和HNO3的混合溶液，若H2SO4和HNO3物质的量浓度存在如下关系：c＋c＝1.5 mol/L，理论上最多能溶解铜的物质的量为(　　) A．0.9 mol　　　　 B．0.8 mol C．0.45 mol D．0.40 mol A　[铜与稀硫酸和稀硝酸反应的离子方程式为＋8H＋===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O，由方程式可知，硝酸根离子和氢离子的物质的量比为1∶4时，溶解铜的物质的量最多，设硝酸为a mol、硫酸的物质的量为b mol，由题意可得：a＋b＝1.5、a∶(a＋2b)＝ 1∶4，解联立方程可得a＝0.6、b＝0.9，则理论上最多能溶解铜的物质的量为0.6 mol×＝0.9 mol。] 6．将32 g铜与100 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13.44 L。请回答下列问题： (1)铜与浓硝酸反应的离子方程式为_____________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)NO的物质的量为________mol。 (3)待产生的气体全部释放后，向溶液加入100 mL a mol/L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。 [解析]　(1)铜与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O，根据得失电子守恒和电荷守恒可知反应的离子方程式为===Cu2+＋2NO2↑＋2H2O。(2)32 g铜的物质的量n＝＝＝0.5 mol，混合气体的物质的量为n＝＝＝0.6 mol，设NO和NO2的物质的量分别为x、y，由得失电子、原子守恒可知，，解得x＝0.2 mol，y＝0.4 mol，则NO的物质的量为0.2 mol，NO2的物质的量为0.4 mol。(3)恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀，此时溶质为NaNO3，溶液中的N原子与Na＋数目相等，产生的气体含有的N原子为0.6 mol，由N原子守恒可知，原硝酸的物质的量为0.6 mol＋100a×10-3 mol＝(0.6＋0.1a)mol，则原硝酸溶液的浓度为＝(6＋a)mol/L。 [答案]　===Cu2+＋2NO2↑＋2H2O　(2)0.2　(3)(6＋a) 7．酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光学化学过程，在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如下： 下列有关说法不正确的是(　　) A．所涉及的变化均为氧化还原反应 B．光照是酸雨形成的必要条件之一 C．污染指数越高形成酸雨的速率越快 D．优化能源结构能有效遏制酸雨污染 A　[SO2变为激发态SO2并未发生氧化还原反应，A选项不正确；产生激发态SO2和·OH自由基需要光照条件，B选项正确；途径Ⅱ的速率大于途径Ⅰ，C选项正确；优化能源结构可减少SO2的产生、减轻空气污染，能有效遏制酸雨污染，D选项正确。] 8．向200 mL 2 mol·L-1 HNO3溶液中逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种)，在此过程中，n(Fe2+)随n(Fe)变化如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L B．向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象 C．图中a＝0.1、b＝0.15 D．当加入铁粉n mol时(0.1<n<0.15)，溶液中n(Fe3+)＝(0.3－2n)mol D　[稀硝酸与铁反应生成硝酸铁、NO和水，不生成氢气，A错误；c点处的溶液是硝酸亚铁，若加入盐酸，H＋、和Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+，溶液变为黄色，B错误；向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，硝酸的物质的量为0.4 mol，则消耗铁的物质的量为0.1 mol，b＝0.1，生成硝酸铁0.1 mol，随后发生反应2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2，生成硝酸亚铁为0.15 mol，则a＝0.15，C错误；根据上述分析，当加入铁粉n mol时(0.1<n<0.15)，参加反应2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2的铁为(n－0.1)mol，消耗硝酸铁为2(n－0.1)mol，则溶液中n(Fe3+)＝0.1 mol－2(n－0.1)mol＝(0.3－2n)mol，D正确。] 9．(素养题)铜片与浓硝酸反应后溶液呈现鲜草绿色，小组同学探究其成因。 (1)铜片溶解的化学方程式为_________________________________________ _________________________________________________________________。 【初步实验】 甲同学提出猜想：仅仅是因为气体溶解后，溶液颜色和气体颜色叠加形成鲜草绿色，进行实验1-1及1-2予以验证。 实验1-1：取5 mL反应后混合液于一支试管内，按一定的气体流速将N2和CO2混合气体通入，有大量红棕色气体逸出，约25 min后溶液转为蓝色。 实验1-2：取5 mL反应后混合液于另一支试管内，按与实验1-1中相同的气体流速将空气通入，有大量红棕色气体逸出，约5 min后溶液转为蓝色。 (2)乙同学根据以上2个实验现象证明甲同学猜想不成立，理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。 【深入研究】 分别向四支试管内依次加入下列试剂后，同时插入铜丝并记录实验现象，如下表。 编号 浓硝酸/mL 蒸馏水/滴 30% H2O2 /滴 4 mol/L 尿素溶 液/滴 现象 2-1 1 0 0 0 快速反应，异常剧烈，溶液为鲜草绿色 2-2 1 3 0 0 快速反应，异常剧烈，溶液为鲜草绿色 2-3 1 0 3 0 反应较慢，溶液为蓝色，没有绿色出现 2-4 1 0 0 3 反应较慢，溶液为蓝色，没有绿色出现 已知：①尿素的化学式为CO，其中C的化合价为＋4价 ②该条件下，浓硝酸与尿素溶液不反应 ③金属和浓硝酸反应过程中有HNO2生成，可大大加快金属与浓硝酸反应的速率。其原理为： 第一步：⥫⥬ 第二步：Cu＋… 第三步：⥫⥬6NO2＋2H2O (3)补全上述原理的第二步反应：________________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)因为发生化学反应：□CO＋________===□N2↑＋□________＋□________，因此实验2-4中反应速率较慢。上述实验可以说明反应过程中的HNO2对反应速率有一定影响。丙同学设计实验3，能证明反应混合液的鲜草绿色也与HNO2也有关。 (5)实验3：向一支试管内加入5滴稀H2SO4，加入NaNO2溶液振荡后再滴加CuSO4溶液，现象是___________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (6)实验2-3和实验2-4分别证明了HNO2具有________性、________性，这与其核心元素化合价密切相关。 (7)解释实验1-1和1-2的现象差异：_______________________________________ _____________________________________________________________________。 [解析]　(1)铜片与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(2)相同气体流速下，溶液变为蓝色所用时间不同，所以不仅仅是因为气体溶解后，溶液颜色和气体颜色叠加形成鲜草绿色，乙同学根据以上2个实验现象证明甲同学猜想不成立。(3)已知：总反应为Cu＋4HNO3(浓===＋2NO2↑＋2H2O；第一步：；第三步：⥫⥬6NO2＋2H2O；将总反应减去第一步反应和第三步反应得到第二步反应：Cu＋2H＋＋2HNO2===Cu2+＋2NO↑＋2H2O。(4)根据描述可知，HNO2参与反应，反应生成氮气，HNO2中氮元素化合价降低中氮元素化合价升高3，最小公倍数为3，结合氧化还原反应及质量守恒配平得反应1CO(NH2))2＋2HNO2===2N2↑＋1CO2↑＋3H2O。(5)向一支试管内加入5滴稀H2SO4，加入NaNO2溶液振荡后产生HNO2，再滴加CuSO4溶液，现象是溶液变为鲜草绿色。(6)实验2-3和实验2-4分别是过氧化氢将HNO2氧化和尿素将HNO2还原，证明了HNO2具有还原性、氧化性，这与其核心元素化合价密切相关。(7)实验1-1和1-2的现象差异是因为1-2中，空气中的氧气将产生的HNO2氧化，因此鲜草绿色较快消失。 [答案]　(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)相同气体流速下，溶液变为蓝色所用时间不同　(3)Cu＋2H＋＋2HNO2===Cu2+＋2NO↑＋2H2O　(4)1CO(NH2)2＋2HNO2===2N2↑＋1CO2↑＋3H2O　(5)溶液变为鲜草绿色　(6)还原　氧化　(7)1-2中，空气中的氧气将产生的HNO2氧化，因此鲜草绿色较快消失 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$