5.2.4 硝酸　酸雨及防治 讲义 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 硝酸　酸雨及防治 ( 钠及其化合物 ) 一、硝酸的性质及工业制法 1．硝酸的性质 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，硝酸具有如下化学性质： 酸性 硝酸是强酸，具有酸的通性，能与碱、碱性氧化物、某些盐反应 不稳定性 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O ①长期存放的浓硝酸呈黄色，是HNO3分解生成的NO2溶于其中形成的。 ②温度越高、光线越强、浓度越大，越容易分解。 ③保存：棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。 强氧化性 还原产物一般为：HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。 ①与金属反应： 金属与硝酸反应规律 a．除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属 3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O b．活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同，可能是NO2、N2O、NO、N2、NH4NO3 如：4Mg＋10HNO3(稀)==4Mg (NO3)2＋NH4NO3＋3H2O c．铜与浓、稀硝酸反应： Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O d．与Fe、Al反应：常温下，浓硝酸能使Fe、A1发生钝化，这是因为浓硝酸将Fe、A1表面氧化，使Fe、A1的表面形成一层致密的氧化物薄膜，阻止了反应的进一步进行。 e．铁与稀硝酸反应：先生成Fe(NO3)3，若Fe过量，Fe(NO3)3再与Fe反应生成Fe(NO3)2 Fe(少量)＋4HNO3(稀)==Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ②硝酸与非金属的反应：硝酸与非金属反应时，硝酸只表现出氧化性 非金属单质＋浓硝酸最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O a．木炭与浓硝酸反应：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O b．硫与浓硝酸反应：S + 6HNO3(浓)H2SO4+6 NO2↑+4H2O 【特别提醒】 ①稀硝酸使石蕊试液变红色，浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色(酸性和强氧化性) ②硝酸具有酸的一些通性，但硝酸与活泼金属反应时无氢气产生 ③常温下，可用铁或铝制容器盛放浓硝酸，但要注意密封，以防止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。当加热时，浓硝酸可以与Fe、Al发生反应。 ④浓HNO3的还原产物为NO2，稀HNO3的还原产物为NO，且还原剂一般会被氧化成最高价态。硝酸的浓度越低，还原产物的价态越低；金属的活泼性越强，还原产物的价态越低。如较活泼的金属锌与稀硝酸反应的还原产物可能为NH4NO3。 ⑤硝酸与金属反应时，部分被还原，表现强氧化性，还有一部分仍以NO3－形式存在，表现酸性。 ⑥浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物。 ⑦在加热条件下，浓硝酸可将非金属单质氧化为最高价态的氧化物或含氧酸。 ⑧中性和碱性溶液中NO3－无氧化性，当溶液中有大量H+存在时，NO3－就表现出强氧化性，如有H+、NO3－存在的溶液中就不能大量存在I-、Br-、Fe2+、S2-、SO32－等还原性离子。 ⑨硝酸与具有还原性的弱酸盐(如Na2SO3等)、碱性氧化物、碱反应时，优先发生氧化还原反应。 ⑩将浓硝酸与浓盐酸以1∶3的体积比混合，所得混合物称为王水，它能溶解一些不溶于硝酸的金属，如Pt、Au等。 2．硝酸的工业制法 流程示意图 主要流程 将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760～840 ℃)的铂铑合金网，在合金网的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续被氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸 各步反应的化学方程式 ①N2＋3H22NH3 ②4NH3＋5O24NO＋6H2O， ③2NO＋O2===2NO2， ④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 尾气吸收 NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+ H2O，2NO2 + 2NaOH===NaNO2 + NaNO3 + H2O 【课堂小练1】 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．稀硝酸与铜反应生成Cu(NO3)2和NO气体只表现出强氧化性 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 2.下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是(　　) A.硝酸能与Na2SO3反应，但不生成SO2 B.硝酸的氧化性很强，能氧化所有金属 C.可用铝或铁制容器盛装稀硝酸 D.浓硝酸因易挥发出HNO3而呈黄色 3.有关硝酸性质的叙述中，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．足量Zn与浓HNO3反应最终产生的气体成分中含有H2 C．稀HNO3溶液中Fe3＋、SO、I－、Cl－、Fe2＋可以共存 D．稀HNO3与FeO反应时HNO3既表现氧化性又表现酸性 4.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_________________________________ (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) (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，两者混合后呈绿色。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) 二、酸雨及防治 SO2和NOx的来源 SO2：煤、石油和某些金属矿物的燃烧或冶炼； NOx：机动车发动机中，N2与O2反应生成NOx。 酸雨的形成 二氧化硫、氮氧化物以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成酸雨。正常雨水由于溶解了CO2，其pH约为5.6，而酸雨的pH小于5.6。 酸雨的危害与防治 酸雨能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 酸雨的防治 ①消除污染源，改变能源结构，开发利用清洁能源。 ②对酸性物质的排放加以控制，对排放的二氧化硫、氮氧化物等物质采取吸收、回收处理等措施。 【课堂小练2】 5.(1)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下： 测试时间/h 0 1 2 3 4 雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55 分析数据，回答下列问题： ①雨水样品的pH变化的原因是　　　 　　　　(用化学方程式表示)。  ②如果将刚取样的上述雨水与自来水相混合，pH将变　　　　，原因是　　　　 　　　 (用化学方程式表示)。 (2)下列可以减少酸雨产生的途径是　　　 (填字母)。 ①少用煤作燃料　②把工厂烟囱造高　③燃料脱硫　④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源 A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤ 三、硝酸与金属反应的相关计算 1、原子守恒法： HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分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 例1、38.4克的Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部溶解，共收集到22.4L气体，则反应消耗HNO3的物质的量为________ 例2、3.2 g铜与过量硝酸(8 mol·L－1、30 mL)充分反应，硝酸的还原产物为NO2和NO，反应后溶液中含有a mol H＋，则此时溶液中所含NO的物质的量为(　　) A．(0.2＋a)mol　 B．(0.1＋a)mol C．(0.05＋a)mol D．a mol 2、得失电子守恒法： HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量 例3、铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与5.6LO2(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。则消耗铜的质量为(　　) A．16g B．32g C．64g D．无法计算 例4、把22.4 g铁完全溶解于某浓度的硝酸中，反应只收集到 0.3 mol NO2 和0.2 mol NO。  下列说法正确的是(　) A．反应后生成的盐只有Fe(NO3)3                                     B．反应后生成的盐只有Fe(NO3)2 C．产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为1:3    D．产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为3:1 3、离子方程式计算法： 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，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 例5、有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4mol·L－1和2mol·L－1，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为(设反应中HNO3被还原成NO)(　　) A．0.448L B．0.672L C．0.896L D．0.224L 例6、某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析或结果错误的是(　　) A．原混合酸中NO物质的量为0.1mol B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气 C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4 D．H2SO4浓度为2.5mol·L－1 4、金属与酸再与碱反应： 转移的电子的物质的量等于消耗的OH－物质的量 例7、将11.9 g由Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72 L NO(标准状况下)，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg2+、Al3+、Fe3+完全转化为沉淀，则沉淀的质量为(　　) A．22.1 g B．27.2 g C．30 g D．无法计算 例8、铜镁合金4.6 g 完全溶于浓硝酸中，若反应中硝酸被还原，只产生 4480 mL NO2 气体和 336 mL N2O4气体(标准状况下)，反应后的溶液中加足量NaOH溶液，生成沉淀的质量为          g 【课时对点练习】 题组一　硝酸的性质及工业制法 1.下列关于硝酸说法正确的是(　　) A.NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氧化物 B.冷的稀硝酸可以保存在铝或铁制容器中 C.浓硝酸久置溶液会变黄是因为硝酸分解产生的NO2又溶于硝酸 D.硝酸与铜的反应中，硝酸只表现氧化性 2.下列事实与硝酸性质的对应关系错误的是(　　) A.打开浓硝酸的试剂瓶，瓶口有白雾——挥发性 B.用棕色试剂瓶保存浓硝酸——不稳定性 C.稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性 D.稀硝酸使黑色氧化铜固体溶解——强氧化性 3.为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图实验(实验过程中分液漏斗顶部玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔相通)，下列说法不正确的是(　　) A.关闭活塞，加入稀硝酸至液面a处 B.在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率 C.通过关闭或开启活塞可以控制反应的进行 D.反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，但不能证明该气体为NO 4.组装如图实验装置，检验装置气密性后，添加药品，将铜丝插入浓硝酸中开始实验。下列说法错误的是(　　) A.实验中可以利用铜丝的上下移动来控制反应的发生和停止 B.一段时间后抽出铜丝，向乙中注入水，气体颜色会变浅 C.注入水后装置乙中铜片表面产生气泡，说明反应生成了H2 D.丙中X溶液可以是NaOH溶液，以吸收尾气 5.列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 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．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 6.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，下列说法正确的是(　　) 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 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：3Cu＋2NO3－＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D．③中可能产生SO2 7．下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断或分析不正确的是（ ） 粒子组 判断或分析 A Fe2+、Al3+、H+、Cl-、NO 不能大量共存，因发生反应： B H+、K+、S2O、SO 不能大量共存，因发生反应： C Na+、Fe3+、SO、H2O2 能大量共存，无化学反应发生 D H+、Na+、Cl-、MnO 不能大量共存，因发生反应： A．A B．B C．C D．D 题组二　酸雨及防治 8.酸雨是对pH小于5.6的降水的统称。下列说法错误的是(　　) A.空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨 B.工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因 C.汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有能形成酸雨的氮氧化物 D.为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，可对燃料进行脱硫处理 9.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 10.下列除去大气污染物的化学方程式不正确的是(　　) A.燃烧法除去尾气中硫化氢：2H2S+3O22SO2+2H2O B.石灰乳吸收硫酸厂尾气：SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O C.汽车尾气经催化剂作用：2CO+2NON2+2CO2 D.氨气与一氧化氮在一定条件下反应：4NH3+6NO5N2+6H2O 题组三　硝酸的有关计算 11.(2023·广东汕头高一检测)将3.84 g Cu和一定量的浓HNO3反应，当Cu反应完全时，共收集到NO2和NO 2.24 L(标准状况，不考虑NO2转化为N2O4)，则反应中消耗HNO3的物质的量为(　　) A.0.1 mol B.0.24 mol C.0.16 mol D.0.22 mol 12.某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，待充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度(忽略体积变化)为(　　) A.0.15 mol·L-1 B.0.225 mol·L-1 C.0.35 mol·L-1 D.0.45 mol·L-1 13.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g铜(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析或结果不正确的是(　　) A.原混合酸中H2SO4物质的量为0.4 mol B.AB段发生的离子反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+ C.混合酸中HNO3物质的量浓度为2 mol·L-1 D.第二份溶液中最终溶质为FeSO4 14.将9.7 g 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NO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 15.将0.1 mol铜与40 mL 10 mol/L HNO3充分反应后，溶液中含a mol H＋。由此可知(　　) A．生成的气体在标准状况下的体积为4.48 L B．生成的气体在标准状况下的体积为1.49 L C．被还原的硝酸的物质的量为(0.2－a)mol D．反应后溶液中所含NO的物质的量为0.2 mol 16.物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是(　　) A．1∶4 B．1∶5 C．2∶3 D．2∶5 17.如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂，探究浓、稀硝酸强氧化性并观察还原产物的实验装置。 Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验 将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约5 mL浓硝酸，往具支试管中放入约2 mL浓硝酸，集气瓶c中收集到一种无色气体。 (1)具支试管中发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　。  (2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是　　　 　　　　。  Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验 (3)上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，可以将浓硝酸稀释后加入具支试管再与铜片反应，此时发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　；集气瓶c中仍收集到一种无色气体，此时向集气瓶c中通入一定量的氧气后集气瓶c中逐渐充满无色溶液，请写出通入一定量的氧气后集气瓶c中发生的总反应方程式：　　　　　　　　　　　　。  (4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是　　　　(填字母)。  A.c中收集到无色气体 B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色 C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色 Ⅲ.问题讨论 (5)用等质量铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。对此有两种看法： ①两者颜色不同的原因，是因为Cu2+浓度差异引起的。 ②前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。 你认为上述看法　　　　(填“①”或“②”)合理。若是①合理，说明理由，若是②合理，设计一个简单实验证明：　　　　 　　　 　　　　。  18.工业上通过氮气和氢气反应合成氨，氨经一系列反应可以得到硝酸。反应如图1所示： (1)实验室制取氨气的化学方程式为　　　 　　　　。  (2)NH3与O2制取NO的化学方程式为 　　　 　　　　。  (3)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2，可用以下方法吸收： ①水吸收法。结合化学用语说明用水吸收NO2的缺陷：　　　　。  ②NaOH溶液吸收法吸收NO2，发生的反应为　　　 　　　　。  ③用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气，关系如图2(α表示尾气中NO2的含量)。 ⅰ.根据图得知 　　　(填字母)。  a.NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大 b.NaOH溶液浓度越大，氮氧化物的吸收率越大 ⅱ.当α小于50%时，加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率，原因是　　　　。  【参考答案】 【课堂小练1】 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．稀硝酸与铜反应生成Cu(NO3)2和NO气体只表现出强氧化性 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】B 【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；稀硝酸是一种强氧化性酸，与金属铜反应时，硝酸既表现出酸性又表现出强氧化性，故B错误；硝酸具有强氧化性，与Na2S反应不能生成还原性气体H2S，故C错误；浓硝酸见光或受热易分解生成红棕色NO2气体，NO2溶于硝酸使其呈黄色，故D正确。答案选D。 2.下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是(　　) A.硝酸能与Na2SO3反应，但不生成SO2 B.硝酸的氧化性很强，能氧化所有金属 C.可用铝或铁制容器盛装稀硝酸 D.浓硝酸因易挥发出HNO3而呈黄色 答案　A 解析　硝酸与Na2SO3发生氧化还原反应，Na2SO3被氧化生成Na2SO4，不会生成SO2，A正确；硝酸具有强氧化性，能氧化大部分金属，Au、Pt等除外，B错误；常温下，Fe、Al均能与稀硝酸反应，不能用铝或铁制容器盛装稀硝酸，C错误；浓硝酸见光或受热易分解，生成的NO2溶于其中而使浓硝酸呈黄色，D错误。 3.有关硝酸性质的叙述中，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．足量Zn与浓HNO3反应最终产生的气体成分中含有H2 C．稀HNO3溶液中Fe3＋、SO、I－、Cl－、Fe2＋可以共存 D．稀HNO3与FeO反应时HNO3既表现氧化性又表现酸性 D。解析：A项，浓HNO3具有强氧化性，能使红色褪去；B项，HNO3与金属反应不可能生成H2；C项，SO、I－、Fe2＋与HNO3均反应，不能共存；D项，生成Fe(NO3)3表现酸性，生成NO表现氧化性。] 4.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_________________________________ (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) (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，两者混合后呈绿色。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) 答案(1)硝酸见光易分解：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O (2)①3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ②2NO＋O2===2NO2 (3)①4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 【课堂小练2】 5.(1)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下： 测试时间/h 0 1 2 3 4 雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55 分析数据，回答下列问题： ①雨水样品的pH变化的原因是　　　 　　　　(用化学方程式表示)。  ②如果将刚取样的上述雨水与自来水相混合，pH将变　　　　，原因是　　　　 　　　 (用化学方程式表示)。 (2)下列可以减少酸雨产生的途径是　　　 (填字母)。 ①少用煤作燃料　②把工厂烟囱造高　③燃料脱硫　④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源 A.①②③ B.②③④⑤ C.①③⑤ D.①③④⑤ 答案　(1)①SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4　②小　Cl2+2H2O+SO2===H2SO4+2HCl(或H2SO3+HClO===H2SO4+HCl) (2)C 解析　(1)①酸雨随放置时间变长pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化所致：SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4。 ②雨水与自来水混合，应考虑SO2与Cl2或H2SO3与HClO的反应：SO2+2H2O+Cl2===H2SO4+2HCl或H2SO3+HClO===H2SO4+HCl。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。 (2)减少酸雨的产生需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)，燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有力措施，因此①③⑤正确。 三、硝酸与金属反应的相关计算 例1、2.2mol 例2、B。解析：3.2 g铜与过量硝酸(8 mol·L－1、30 mL)充分反应生成Cu2＋，充分反应后溶液中Cu2＋的物质的量为0.05 mol，含a mol H＋，根据电荷守恒，可得硝酸根的物质的量等于铜离子物质的量的2倍和氢离子的物质的量之和，则此时溶液中所含NO的物质的量为(0.1＋a)mol。] 例3、B。解析：该题氮元素变化为硝酸―→氮的氧化物―→硝酸，所以题目中的反应可以看成是铜与氧气的反应，其中硝酸为“催化剂”，所以铜的物质的量为2×＝0.5mol，即32g 例4、D。解析:用极限法判断:22.4 g铁如完全转化为Fe(NO3)3转移1.2 mol电子; 如完全转化为Fe(NO3)2转移 0.8 mol 电子,反应中实际转移0.3×1+0.2×3=0.9 mol 电子,所以产物中既有Fe(NO3)2又有Fe(NO3)3这,分别设Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量分别x、y，  则(据得失电子守恒有) :    x+y=0.4①   2×x+3×y=0.9②  解之:x=0.3  y=0.1 例5、B。解析：金属和混酸反应通过离子方程式计算比较简便，3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O(铁过量，产物为Fe2＋)，反应中Fe和H＋过量，生成的NO的量以NO为准来计算，共得NO0.448L，若只考虑到这一步反应，得答案A是错误的，因为过量的铁还可以和溶液中过量的H＋反应产生H2，即有Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，生成的H2为0.224L，所以气体体积共计0.672L，应选B。 例6、A。解析：关键看图，铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，从题干图中看出(注意只是第二份100mL)OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可知NO反应完了，第二份中NO应为×3÷3＝0.1mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁的质量是14g，即0.25mol，故原混合酸中H2SO4浓度为＝2.5mol·L－1，NO物质的量为0.2mol。所以选A。 例7、B 例8、8.51。解析：反应中铜镁合金失去电子,最终转化为 Cu(OH)2 和 Mg(OH)2 沉淀,比较始态和终态,固体增加的质量为OH-的质量,而OH-的物质的量等于转移的电子的物质的量,再根据气体计算转移的电子的物质的量: n=4480 mL /22400 mL·mol-1+(336 mL/22400 mL·mol-)×2=0.23 mol。 所以沉淀的质量为: 4.6+0.23×17=8.51 g  【课时对点练习】 题组一　硝酸的性质及工业制法 1.下列关于硝酸说法正确的是(　　) A.NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氧化物 B.冷的稀硝酸可以保存在铝或铁制容器中 C.浓硝酸久置溶液会变黄是因为硝酸分解产生的NO2又溶于硝酸 D.硝酸与铜的反应中，硝酸只表现氧化性 答案　C 解析　NO2与水反应生成硝酸和NO，所以NO2不是酸性氧化物，A错误；稀硝酸具有强氧化性，能与活泼金属铝、铁反应，所以冷的稀硝酸不能保存在铝或铁制容器中，B错误；铜与硝酸反应时，氮元素的化合价部分降低，被还原，硝酸表现酸性和强氧化性，D错误。 2.下列事实与硝酸性质的对应关系错误的是(　　) A.打开浓硝酸的试剂瓶，瓶口有白雾——挥发性 B.用棕色试剂瓶保存浓硝酸——不稳定性 C.稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性 D.稀硝酸使黑色氧化铜固体溶解——强氧化性 答案　D 解析　浓硝酸具有挥发性，挥发出的HNO3(g)溶于水蒸气中产生白雾，A正确；HNO3见光或受热易分解，故实验室常用棕色试剂瓶保存浓硝酸，并置于阴凉处，B正确；稀硝酸中含有H+，使紫色石蕊溶液变红，体现其酸性，C正确；稀硝酸与CuO反应生成Cu(NO3)2和H2O，体现了稀硝酸的酸性，D错误。 3.为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图实验(实验过程中分液漏斗顶部玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔相通)，下列说法不正确的是(　　) A.关闭活塞，加入稀硝酸至液面a处 B.在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率 C.通过关闭或开启活塞可以控制反应的进行 D.反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，但不能证明该气体为NO 答案　A 解析　关闭活塞，将无法加液体到液面a处，A错误；关闭活塞，生成的NO把稀硝酸压向右边，使铜丝与稀硝酸分离，C正确；想证明该气体为NO，必须使NO与O2接触，生成红棕色的NO2，D正确。 4.组装如图实验装置，检验装置气密性后，添加药品，将铜丝插入浓硝酸中开始实验。下列说法错误的是(　　) A.实验中可以利用铜丝的上下移动来控制反应的发生和停止 B.一段时间后抽出铜丝，向乙中注入水，气体颜色会变浅 C.注入水后装置乙中铜片表面产生气泡，说明反应生成了H2 D.丙中X溶液可以是NaOH溶液，以吸收尾气 答案　C 解析　一段时间后抽出铜丝，向乙中注入水，NO2与水反应生成硝酸和NO，导致气体红棕色变浅，生成的稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO和水，铜片表面产生气泡，C错误。 5.列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 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．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：A对，①中灼热碎玻璃不与浓HNO3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；B对，由于浓硝酸受热分解生成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；C对，③中木炭未与浓硝酸接触，生成的红棕色气体只能是挥发出的HNO3与红热木炭发生反应，或挥发出的HNO3受热分解生成NO2，说明浓硝酸具有挥发性，NO2是还原产物；D错，由于空气中含有O2，则红热的木条可能与O2反应产生了CO2，且木炭和浓硝酸未接触，故不能说明木炭与浓硝酸发生了反应。 6.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，下列说法正确的是(　　) 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 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：3Cu＋2NO3－＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D．③中可能产生SO2 答案C。解析：稀硝酸和铜片反应的离子方程式为3Cu＋2NO3－＋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，故A错误；③中的现象产生是因为溶液中的NO在酸性环境下具有强氧化性，继续与铜发生反应：3Cu＋2NO3－＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故B错误，C正确；③中SO42－没有参与反应，不可能产生SO2，故D错误。 7．下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断或分析不正确的是（ ） 粒子组 判断或分析 A Fe2+、Al3+、H+、Cl-、NO 不能大量共存，因发生反应： B H+、K+、S2O、SO 不能大量共存，因发生反应： C Na+、Fe3+、SO、H2O2 能大量共存，无化学反应发生 D H+、Na+、Cl-、MnO 不能大量共存，因发生反应： A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．Fe2+具有还原性，在酸性条件下，NO具有强氧化性，会将Fe2+氧化产生Fe3+，NO被还原产生NO，该反应的离子方程式为：，因而Fe2+、H+、NO不能大量共存，A正确；B．H+与S2O会反应产生H2O、S、SO2，反应的离子方程式为：，故H+与S2O不能大量共存，B错误；C．Fe3+会导致H2O2分解产生H2O、O2，是H2O2分解的催化剂，因而二者不能大量共存，C错误；D．MnO具有强氧化性，Cl-具有强还原性，二者在酸性溶液中会发生氧化还原反应，产生Mn2+、Cl2，反应的离子方程式为：，故MnO、H+、Cl-具不能大量共存，D正确；故合理选项是C。 题组二　酸雨及防治 8.(2024·邯郸高一月考)酸雨是对pH小于5.6的降水的统称。下列说法错误的是(　　) A.空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨 B.工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因 C.汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有能形成酸雨的氮氧化物 D.为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，可对燃料进行脱硫处理 答案　B 解析　二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸能被氧化为硫酸，从而形成酸雨，A项正确；工业废水任意排放会造成水污染，与酸雨的形成无必然关系，B项错误。 9.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 答案　D 10.下列除去大气污染物的化学方程式不正确的是(　　) A.燃烧法除去尾气中硫化氢：2H2S+3O22SO2+2H2O B.石灰乳吸收硫酸厂尾气：SO2+Ca(OH)2===CaSO3+H2O C.汽车尾气经催化剂作用：2CO+2NON2+2CO2 D.氨气与一氧化氮在一定条件下反应：4NH3+6NO5N2+6H2O 答案　A 题组三　硝酸的有关计算 11.(2023·广东汕头高一检测)将3.84 g Cu和一定量的浓HNO3反应，当Cu反应完全时，共收集到NO2和NO 2.24 L(标准状况，不考虑NO2转化为N2O4)，则反应中消耗HNO3的物质的量为(　　) A.0.1 mol B.0.24 mol C.0.16 mol D.0.22 mol 答案　D 解析　铜与硝酸反应转化为Cu(NO3)2、NO和NO2，根据铜原子守恒n[Cu(NO3)2]=n(Cu)==0.06 mol，NO和NO2的物质的量共为n===0.1 mol，根据氮原子守恒：n(HNO3)=2n[Cu(NO3)2]+n(NO)+n(NO2)=2×0.06 mol+0.1 mol=0.22 mol。 12.某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，待充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度(忽略体积变化)为(　　) A.0.15 mol·L-1 B.0.225 mol·L-1 C.0.35 mol·L-1 D.0.45 mol·L-1 答案　B 解析　解答本题要从离子反应的角度来考虑，H2SO4提供的H+可以和N构成强氧化性环境，继续氧化铜单质。HNO3、H2SO4混合液中H+总的物质的量为0.06 mol，N的物质的量为0.04 mol，Cu的物质的量为0.03 mol。 Cu与稀硝酸发生反应： 3Cu　+　8H++　2N===3Cu2++2NO↑+4H2O 3　　　　 8　　　 2 0.03 mol　0.06 mol0.04 mol H+量不足，应根据H+的物质的量来计算。 3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O 　　 8　　　　　　　 3 　 0.06 mol　　　　n(Cu2+) n(Cu2+)=0.06 mol×=0.022 5 mol，c(Cu2+)==0.225 mol·L-1。 13.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g铜(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析或结果不正确的是(　　) A.原混合酸中H2SO4物质的量为0.4 mol B.AB段发生的离子反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+ C.混合酸中HNO3物质的量浓度为2 mol·L-1 D.第二份溶液中最终溶质为FeSO4 答案　A 解析　由图像可知，由于铁过量，OA段发生的反应为Fe+N+4H+===Fe3++NO↑+2H2O，AB段发生的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+，BC段发生的反应为Fe+2H+===Fe2++H2↑。反应消耗22.4 g铁，也就是=0.4 mol，所有的铁都在硫酸亚铁中，根据硫酸根离子守恒，所以每份含硫酸0.4 mol，所以硫酸的浓度是4 mol·L-1，原混合酸中H2SO4物质的量为4 mol·L-1×0.2 L=0.8 mol，故A项错误；AB段发生的离子反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+，故B项正确；OA段发生的反应为Fe+N+4H+===Fe3++NO↑+2H2O，N全部起氧化剂作用，所以n(N)=n(Fe)==0.2 mol，200 mL混合酸中HNO3物质的量浓度为=2 mol·L-1，故C项正确；硝酸根离子全部被还原，没有显酸性的硝酸，因为溶液中有硫酸根离子，并且铁单质全部转化为亚铁离子，所以溶液中最终溶质为FeSO4，故D项正确。 14.将9.7 g 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NO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 答案B。解析：n(NO)＝0.1 mol，转移电子的物质的量为0.1 mol×3＝0.3 mol，n(Cu＋Zn)＝0.3 mol÷2＝0.15 mol，n[Cu(NO3)2]＋n[Zn(NO3)2]＝0.15 mol，其中所含n(NO)＝0.3 mol，溶液的c(HNO3)＝c(H＋)＝0.1 mol·L－1，其中含n(NO)＝0.1 mol，溶液中NO的总浓度为0.4 mol·L－1。 15.将0.1 mol铜与40 mL 10 mol/L HNO3充分反应后，溶液中含a mol H＋。由此可知(　　) A．生成的气体在标准状况下的体积为4.48 L B．生成的气体在标准状况下的体积为1.49 L C．被还原的硝酸的物质的量为(0.2－a)mol D．反应后溶液中所含NO的物质的量为0.2 mol 答案C。解析：根据题意知剩余HNO3为a mol，Cu(NO3)2的量为0.1 mol，被还原的HNO3为0.04×10 mol－a mol－0.1×2 mol＝(0.2－a)mol，生成的NOx为(0.2－a) mol。 16.物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是(　　) A．1∶4 B．1∶5 C．2∶3 D．2∶5 答案A 17.如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂，探究浓、稀硝酸强氧化性并观察还原产物的实验装置。 Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验 将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约5 mL浓硝酸，往具支试管中放入约2 mL浓硝酸，集气瓶c中收集到一种无色气体。 (1)具支试管中发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　。  (2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是　　　 　　　　。  Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验 (3)上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，可以将浓硝酸稀释后加入具支试管再与铜片反应，此时发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　；集气瓶c中仍收集到一种无色气体，此时向集气瓶c中通入一定量的氧气后集气瓶c中逐渐充满无色溶液，请写出通入一定量的氧气后集气瓶c中发生的总反应方程式：　　　　　　　　　　　　。  (4)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是　　　　(填字母)。  A.c中收集到无色气体 B.c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色 C.b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色 Ⅲ.问题讨论 (5)用等质量铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。对此有两种看法： ①两者颜色不同的原因，是因为Cu2+浓度差异引起的。 ②前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。 你认为上述看法　　　　(填“①”或“②”)合理。若是①合理，说明理由，若是②合理，设计一个简单实验证明：　　　　 　　　 　　　　。  答案　(1)4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　(2)具支试管中铜片溶解，溶液变成绿色，有红棕色气体产生　(3)3Cu+8H++2===3Cu2++2NO↑+4H2O　4NO+3O2+2H2O===4HNO3　(4)C　(5)②　往蓝色溶液中通NO2，溶液由蓝变绿(或加热绿色溶液，产生红棕色气体，溶液由绿变蓝、或向绿色溶液中通O2，溶液由绿变蓝) 解析　(3)为证明稀硝酸也具有强氧化性，可以将浓硝酸稀释后加入具支试管再与铜片反应，离子方程式是3Cu+8H++2===3Cu2++2NO↑+4H2O；集气瓶c中收集到NO，通入一定量的氧气后，集气瓶c中NO、O2与水发生反应生成硝酸，总反应方程式为4NO+3O2+2H2O===4HNO3。(4)c中收集到无色气体，此气体可能为NO，也可能为H2等，A不能证明；c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色，则表明此无色气体为NO，但不能确定b中产生的气体是NO还是NO2，B不能证明；b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色，则此气体为NO，C能证明。 (5)两者颜色不同，显然不是Cu2+浓度差异引起的，则上述看法②合理。可以一种情况为参照，做对比实验，证明②合理：往蓝色溶液中通NO2，溶液由蓝变绿，或加热绿色溶液，产生红棕色气体，溶液由绿变蓝，或向绿色溶液中通O2，溶液由绿变蓝。 18.工业上通过氮气和氢气反应合成氨，氨经一系列反应可以得到硝酸。反应如图1所示： (1)实验室制取氨气的化学方程式为　　　 　　　　。  (2)NH3与O2制取NO的化学方程式为 　　　 　　　　。  (3)工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2，可用以下方法吸收： ①水吸收法。结合化学用语说明用水吸收NO2的缺陷：　　　　。  ②NaOH溶液吸收法吸收NO2，发生的反应为　　　 　　　　。  ③用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气，关系如图2(α表示尾气中NO2的含量)。 ⅰ.根据图得知 　　　(填字母)。  a.NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大 b.NaOH溶液浓度越大，氮氧化物的吸收率越大 ⅱ.当α小于50%时，加入H2O2能提升氮氧化物的吸收率，原因是　　　　。  答案　(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)4NH3+5O24NO+6H2O (3)①二氧化氮和水反应生成污染性气体NO ②2NaOH+2NO2===NaNO2+NaNO3+H2O ③ⅰ.a　ⅱ.加入H2O2能氧化一氧化氮生成二氧化氮，二氧化氮含量越大氮氧化物吸收率越大 解析　(1)实验室常用氯化铵和消石灰共热制氨气。(2)在加热和催化剂条件下，NH3与O2反应生成NO和H2O。(3)②二氧化氮和氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$