第5章 第2节 课时3 硝酸 酸雨及防治-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 第五章　化工生产中的重要非金属元素 第二节　氮及其化合物 第3课时　硝酸　酸雨及防治 任务一 硝酸 教材基础·预习 核心能力·探究 任务二 酸雨及防治 教材基础·预习 课下巩固训练(六) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 学习目标 素养解读 1.掌握硝酸的物理性质和化学性质。 2．认识二氧化硫、氮氧化物为大气污染物，了解人类活动对氮循环的影响，知道造成酸雨等环境问题的原因。 3．了解如何减少氮氧化物的排放，树立环境保护意识 1.能从物质类别、氮元素化合价的角度认识硝酸及含氮物质间的相互转化，促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。 2．了解酸雨的形成、危害及其防治，增强环保意识，促进“科学态度与社会责任”化学核心素养的发展 实验室中能否用活泼金属与硝酸溶液反应制取氢气？为什么？ 提示：硝酸具有强氧化性，与活泼金属反应不能生成氢气，而是硝酸根离子被还原。 易 刺激性 棕色 1．硝酸的物理性质 硝酸是 色、 挥发、有 气味的液体。 2．硝酸的化学性质 (1)不稳定性 ①浓硝酸见光或受热易分解，化学方程式为 。 ②保存：一般将浓硝酸保存在 试剂瓶中，并放置在阴凉处。 [点拨]浓硝酸呈现黄色，是浓硝酸分解生成的NO2溶于浓硝酸造成的。 无 红棕 蓝 (2)强氧化性 ①与金属铜反应 实验物质 稀硝酸 浓硝酸 实验装置 实验现象 试管内开始产生少量 气体，反应逐渐加快，气体在试管口变为 色，溶液逐渐变 ，铜丝逐渐变细 试管内产生大量 色气体，溶液逐渐变 ，铜丝逐渐变细 无色 红棕 蓝 实验物质 稀硝酸 浓硝酸 化学方程式 ②与Fe、Al反应 常温下，浓硝酸可使铁、铝表面形成一层致密的 薄膜，即使Fe、Al钝化，所以可以用铁或铝制容器来盛装浓硝酸。当加热时，Fe、Al会与浓硝酸发生反应。 [拓展]浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1∶3)叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。 8HNO3(稀)＋3Cu=== 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋ 4H2O 4HNO3(浓)＋Cu=== Cu(NO3)2＋2NO2↑ ＋2H2O 氧化物 氧化 2NO＋O2===2NO2 氧化 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 3．硝酸的工业制法 写出上述转化的化学方程式，并指出含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应： ① ，N2发生 反应。 ② ，NH3发生 反应。 ③ ，NO发生 反应。 ④ ，NO2既发生氧化反应，又发生还原反应。 4．用途 硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。 N2＋3H2 eq \o(⥫====⥬,\s\up18(高温、高压),\s\do6(催化剂))2NH3 还原 × × 【易错辨析】 (1)在酸性溶液中，Fe2+、和H＋因发生氧化还原反应而不能大量共存( ) (2)浓HNO3使紫色石蕊溶液先变红后褪色( ) (3)稀硝酸可溶解Fe(OH)2生成Fe(NO3)2和水( ) (4)HNO3的酸性强于H2SO3，故稀硝酸与Na2SO3固体反应生成SO2( ) (5)过量的铜和一定量浓硝酸反应，生成的气体只有二氧化氮( ) (6)常温下，将铝片放入浓硝酸，无明显现象，是因为铝和浓硝酸不反应( ) √ √ × × 实验室利用具支试管进行浓、稀硝酸与铜的反应实验。浓、稀硝酸分别与铜反应时，产生不同的现象。请结合实验条件差别，分析产生不同现象的原因。 提示：浓硝酸中c(HNO3)大于稀硝酸，浓硝酸与铜在常温下能迅速反应，生成红棕色的NO2气体，Cu(NO3)2溶液显蓝色，当溶液中溶解较多NO2时，混合溶液显绿色；稀硝酸与铜在常温下缓慢反应，生成无色的NO气体，随着反应进行，溶液温度升高，反应变快，NO与少量O2反应生成红棕色的NO2，Cu(NO3)2溶液显蓝色。 【要点归纳】 硝酸的强氧化性 1．规律 (1)硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。 (2)硝酸作氧化剂的反应中，还原剂一般被氧化成最高价态。 2．表现 (1)硝酸与金属的反应 ①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O。 ②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、等。 ③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 ①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； ②实例：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 (3)硝酸与还原性化合物的反应 HI、HBr、SO2、Fe2+、FeO、Br－、I－、S2-、等还原性化合物或离子均能被HNO3氧化。 3．应用——硝酸与金属反应的相关计算 (1)原子守恒法 即：n(HNO3)消耗＝x·n[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。 (2)电子守恒法 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)。 (3)电荷守恒法 HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)有：c()＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。 (4)离子方程式法 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中在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、H＋或进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 【典例分析】 【典例1】 将9 g铜和铁的混合物投入100 mL稀硝酸中，充分反应后得到标准状况下1.12 L NO，剩余4.8 g金属；继续加入100 mL等浓度的稀硝酸，金属完全溶解，又得到标准状况下1.12 L NO。若向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红，则下列说法不正确的是(　　) A．原混合物中铜和铁各0.075 mol B．稀硝酸的物质的量浓度为2.0 mol·L-1 C．第一次剩余的4.8 g金属为铜 D．向反应后的溶液中再加入该稀硝酸100 mL，又得到标准状况下的NO 1.12 L 解析：选D。整个过程可以看作是9 g铜和铁的混合物与200 mL硝酸反应生成0.1 mol NO，金属完全溶解，向反应后的溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红，说明生成硝酸亚铁、硝酸铜，且硝酸完全反应，发生反应的化学方程式为3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，设铁为x mol，铜为y mol，根据二者质量与生成NO的体积列方程，有56x＋64y＝9、(x＋y)＝，联立方程，解得：x＝0.075、y＝0.075。由上述分析可知，原混合物中铜和铁各0.075 mol， A正确；根据化学方程式可知，n(HNO3)＝0.4 mol，稀硝酸的物质的量浓度为＝2 mol/L，B正确；9 g混合物中含铁质量为0.075 mol×56 g/mol＝4.2 g，含铜质量为0.075 mol×64 g/mol＝4.8 g，故第一次剩余金属4.8 g为Cu的质量，C正确；再加入100 mL该稀硝酸，亚铁离子与硝酸反应生成NO与硝酸铁，溶液中亚铁离子为0.075 mol，根据电子转移守恒可知，亚铁离子完全反应，所以再加硝酸生成NO为＝0.025 mol，其体积为0.025 mol×22.4 L/mol＝0.56 L，D错误。 【对点练】 1.将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验，下列说法正确的是(　　) A．装置a中出现红棕色气体，只体现HNO3的酸性 B．一段时间后抽出铜丝，向装置b中U形管内注入水，液体在U形管内在逐渐变成蓝色 C．注入水后装置b中铜片表面产生气泡，说明Cu与硝酸生成H2 D．装置c用NaOH吸收尾气，说明NO和NO2均是酸性氧化物 解析：选B。铜与浓硝酸反应生成红棕色的二氧化氮气体和硝酸铜，体现了硝酸的强氧化性和酸性，A错误；装置b中有铜与浓硝酸反应生成的二氧化氮气体及挥发出的硝酸，向其中注入水，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，而硝酸可将铜片氧化为硝酸铜，则U形管内液体逐渐变成蓝色，B正确；注入水后装置b中铜片表面产生气泡，说明铜片与稀硝酸反应生成了NO气体，C错误；酸性氧化物是指和碱反应只能生成盐和水的氧化物，NO和NO2均不是酸性氧化物，D错误。 2．向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入0.5 L某浓度的稀硝酸，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 L 1.0 mol/L的NaOH溶液，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。下列说法不正确的是(　　) A．Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1 B．硝酸的物质的量的浓度为2.6 mol/L C．产生的NO在标准状况下的体积为4.48 L D．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.2 mol 解析：选B。设Cu和Cu2O的物质的量分别为x、y，最后得到的39.2 g沉淀为Cu(OH)2，则有64x＋144y＝27.2 g，(x＋2y)×98 g/mol＝39.2 g，联立两式解得：x＝0.2，y＝0.1，故Cu与Cu2O的物质的量之比为0.2 mol∶0.1 mol＝2∶1，A正确；据Cu原子守恒可知，反应生成Cu(NO3)2的物质的量为0.2 mol＋0.1 mol×2＝0.4 mol，反应中失电子的总物质的量为0.2 mol×2＋0.1 mol×2＝0.6 mol，据得失电子守恒推知，反应生成NO为0.2 mol，NO在标准状况下的体积为0.2 mol×22.4 L/mol＝4.48 L，C正确；金属离子恰好沉淀时，溶液中的溶质为NaNO3，原硝酸溶液中n(HNO3)＝n(NaNO3)＋n(NO)＝1.0 mol/L×1.0 L＋0.2 mol＝1.2 mol，故c(HNO3)＝＝2.4 mol/L，B错误；结合N原子守恒可知，Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为n(NaNO3)－2n[Cu(NO3)2]＝1.0 mol－2×0.4 mol＝0.2 mol，D正确。 用化学方程式分别解释硫酸型酸雨和硝酸型酸雨的形成过程。 提示：硫酸型酸雨：2SO2＋O2 eq \o(⥫==⥬,\s\up7(催化剂))2SO3、SO3＋H2O===H2SO4或SO2＋H2O⥫⥬H2SO3、2H2SO3＋O2===2H2SO4。硝酸型酸雨：2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 机动车尾气 5.6 SO2和NOx 1．SO2与NOx的主要来源 (1)SO2主要来自 的燃烧和含硫金属矿物的冶炼。 (2)NOx主要来自 (高温条件下空气中氮气和氧气反应生成氮氧化物)。 2．酸雨 (1)概念：pH< 的雨水。 (2)成因：主要是大气中的 以及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成的。 煤、石油 (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、运输工具和电缆的腐蚀。 (4)防治 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，并充分利用原料 [拓展]常见的SO2和NOx的处理方法 (1)含有SO2的废气的处理方法 ①钙基固硫法 工业上常用生石灰和含硫的煤混合燃烧，化学方程式为： CaO＋SO2CaSO3 2CaSO3＋O22CaSO4 2CaO＋2SO2＋O22CaSO4(总反应) ②氨水脱硫法 用雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，化学方程式为： 2NH3＋SO2＋H2O===(NH4)2SO3 2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4 (2)含有NOx的废气的处理方法 ①碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O [注意]NO2和NO的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件：n(NO2)≥n(NO)。该方法一般适合工业尾气中NOx的处理。 ②催化转化法 在催化剂、加热的条件下，NOx通过与NH3或CO反应转化为无毒气体N2。该方法一般适用于汽车尾气的处理。如6NO＋4NH35N2＋6H2O。 【对点练】 3.酸雨是一种突出的环境问题。下列有关酸雨及其防治的说法正确的是(　　) A．酸雨主要是由空气中CO2的浓度增大引起的 B．酸雨能直接损伤农作物，破坏森林，加速桥梁的腐蚀 C．向煤中加入适量石灰石，在燃烧时SO2最终生成CaSO3，可减少酸雨 D．汽车排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2，但不利于酸雨的防治 解析：选B。酸雨主要是由SO2、NO2等气体引起的，A错误；向煤中加入生石灰，CaO＋SO2===CaSO3，2CaSO3＋O22CaSO4，C错误；2CO＋2NO2CO2＋N2，防止发生NOHNO3，利于酸雨的防治，D错误。 4．(2024·浙江二模)为避免硝酸生产尾气中的氮氧化物污染环境，人们开发了溶液吸收、催化还原等尾气处理方法。后者常采用NH3作还原剂，其反应之一为8NH3＋6NO27N2＋12H2O，下列说法不正确的是(NA为阿伏加德罗常数)(　　) A．氧化产物与还原产物的质量比为3∶4 B．生成1 mol水转移电子的数目为2NA C．可使用Na2CO3溶液吸收氮氧化物 D．氮氧化物的排放可形成酸雨 解析：选A。NH3的N元素化合价上升发生氧化反应，NO2的N元素化合价下降发生还原反应，则氧化产物与还原产物的质量比为8∶6＝4∶3，A错误；8NH3＋6NO27N2＋12H2O中NH3的N元素化合价由－3价上升到0价，转移24个电子生成12个H2O，生成1 mol水转移电子的数目为2NA，B正确；氮氧化物可以被碱性溶液Na2CO3溶液吸收，C正确；大气中氮氧化物积累过多，最终会生成硝酸，硝酸溶解在雨水中形成酸雨，D正确。 课堂加练·课后检测 【课堂加练题组】 1．下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是(　　) A．稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性 B．铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性 C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——仅强酸性 解析：选D。稀硝酸具有酸性，能与氢氧化亚铁发生中和反应，但硝酸同时具有强氧化性，会把反应产生的Fe2+氧化为Fe3+，不仅仅表现酸性，D错误。 2．某学习小组为研究铜与浓、稀硝酸反应的差异，设计了下图所示的实验装置。 下列说法不正确的是(　　) A．反应开始前通入过量的CO2气体，目的是排除装置内的空气 B．A装置中的离子方程式为Cu＋＋4H＋===Cu2+＋2NO2↑＋2H2O C．当试管B中0.03 mol铜粉被氧化时，试管B中产生的NO气体大于0.02 mol D．在C装置中装入一定量的水来进行尾气处理 解析：选D。研究铜与浓、稀硝酸反应的差异时，先利用二氧化碳将装置中的空气排出，防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化；滴加浓硝酸时Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮，二氧化氮在试管B中发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；试管C中收集到NO气体，最后进行尾气处理。 3．将6.4 g铜投入30 mL一定浓度的硝酸中，恰好完全反应，产生标准状况下的NO和NO2混合气体共2.24 L。下列叙述正确的是(　　) A．反应中失去电子的物质的量为0.1 mol B．做氧化剂的硝酸为0.1 mol C．NO体积为0.56 L D．原硝酸浓度为0.3 mol/L 解析：选B。6.4 g Cu的物质的量为0.1 mol，与硝酸恰好反应，生成标准状况下NO和NO2共2.24 L，为0.1 mol，根据电子转移守恒，Cu失去的电子＝N得到的电子，0.1 mol Cu被氧化失去0.2 mol电子，设NO的物质的 量为x mol，NO2的物质的量为y mol，故有3x＋y＝0.2 mol和x＋y＝0.1 mol，解得x＝0.05 mol，y＝0.05 mol。反应中Cu被氧化为Cu2+，0.1 mol Cu失去的电子的物质的量为0.2 mol，A错误；做氧化剂的硝酸转化为一氧化氮、二氧化氮，根据氮原子守恒可知，为0.1 mol，B正确； NO体积为0.05 mol×22.4 L/mol＝1.12 L，C错误；根据原子守恒，消耗的硝酸的总物质的量＝起氧化剂作用的硝酸的物质的量＋起酸性作用的硝酸的物质的量，故有n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)＋2n[Cu(NO3)2]＝0.1＋0.2＝0.3 mol，V＝30 mL，则c(HNO3)＝＝10 mol/L，D错误。 4．汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。 (1)汽车尾气对环境的危害主要有____________________(至少填两种)。 (2)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：___________。 (3)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：__________________________________。 (4)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知：4NH3＋6NO＋5N2＋6H2O，8NH3＋6NO27N2＋12H2O。同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积之比是__________。 答案：(1)形成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可) (2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　(3)2CO＋2NON2＋2CO2　(4)1∶3 【基础达标练】 1．下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是(　　) A．使石蕊溶液变红 B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2 C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3 D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2 解析：选B。在A、C项反应中HNO3均表现出酸性；在B、D项反应中HNO3中氮元素的化合价均降低，表现出氧化性，并且在B项中又有Cu(NO3)2生成，说明此反应中HNO3还表现出酸性。 2．下列事实不能说明浓硝酸氧化性比稀硝酸强的是(　　) A．浓硝酸遇石蕊溶液先变红后褪色，稀硝酸遇石蕊溶液只变红不褪色 B．浓硝酸能与NO反应生成NO2，而稀硝酸不与NO反应 C．浓硝酸在加热条件下可与碳单质反应，而稀硝酸则不能 D．足量的铜分别还原含1 mol HNO3的浓硝酸和稀硝酸，转移电子数分别为NA和3NA 解析：选D。不能以转移电子的多少判断氧化性的强弱。 3．向两支分别盛有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是(　　) A．前者基本没有改变，后者变棕黄色 B．前者变棕黄色，后者也变棕黄色 C．前者变棕黄色，后者基本没有改变 D．前者、后者都基本没有改变 解析：选C。Fe2+和、在溶液中可以大量共存，但加入盐酸后在酸性条件下表现出强氧化性，把Fe2+氧化成Fe3+，溶液由浅绿色变成棕黄色。与H＋在水溶液中不能把Fe2+氧化成Fe3+，溶液颜色基本没变。 4．实验室欲配制一种仅含四种离子(大量存在)的溶液，且溶液中四种离子的浓度相等，下列选项中的离子组合能达到此目的的是(　　) A．Na＋、K＋、、OH－ B．Mg2+、、、Cl－ C．Fe2+、H＋、、S2- D．Fe3+、Fe2+、Cl－、 解析：选B。A．碳酸氢根离子和氢氧根离子生成碳酸根离子和水，不共存；B．该组离子之间不反应，能够共存，四种离子的浓度相等，能使溶液为电中性， 符合题意；C．酸性条件下，硝酸根离子会氧化硫离子、亚铁离子，不共存；D．四种离子可以共存，但是溶液中四种离子的浓度相等时，电荷不守恒。 5．硝酸的生产工艺示意图如图所示，已知63%的浓硝酸的密度约为1.4 g·mL-1，下列说法错误的是(　　) 解析：选D。由c＝可知，63%的浓硝酸的浓度为 mol/L＝14 mol/L，D错误。 A．催化反应器内发生了固氮反应 B．焚化炉中发生反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O C．NO2与水反应时，每转移1 mol电子，同时会生成1 mol HNO3 D．63%的浓硝酸的物质的量浓度约为7 mol·L-1 6．同学们在做铜与浓硝酸反应的实验时，发现反应后的溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种说法是否正确，这些方案中不可行的是(　　) A．加水稀释该绿色溶液，观察溶液颜色变化 B．加热该绿色溶液，观察溶液颜色变化 C．向该绿色溶液中通入氮气，观察溶液颜色变化 D．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察溶液颜色变化 解析：选A。A项，加入水，c(Cu2+)变小，同时水也会与溶液中可能溶有的NO2反应生成HNO3，故不能得出溶液呈绿色的原因，不可行；B、C项操作都是赶出溶液中可能溶有的NO2，对c(Cu2+)大小无影响，可行；D项，向无NO2的饱和硝酸铜溶液中通入NO2后，通过观察溶液颜色变化，可得出结论，可行。 7．科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关，转化关系如下图所示。 回答下列问题： (1)从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有____________(写化学式)。 (2)图中物质溶于水溶液呈碱性的是___________________。 (3)写出SO2转化为SO3的化学方程式：___________________________。 (4)工业上利用氨制备一氧化氮，反应的化学方程式为_______________。 (5)实验室长期保存浓硝酸，需使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处，原因为____________________________________________(用化学方程式表示)。 (6)氨与NO在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为_____________________________________________________。 答案：(1)N2O5、SO2、SO3　(2)NH3 (3)2SO2＋O2 eq \o(⥫==⥬,\s\up18(催化剂),\s\do6(△))2SO3 (4)4NH3＋5O24NO＋6H2O (5)4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O (6)4NH3＋6NO5N2＋6H2O 【能力提升练】 8．(2024·江西赣州联考)为探究NO2的性质，设计了如下实验。 实验装置 实验操作及现象 ①抽去毛玻璃片后，反应瓶内壁有白色固体物质生成，红棕色气体逐渐变浅，直至无色。 ②取白色固体物质溶于水，依次加入稀盐酸、BaCl2溶液，溶液中出现白色沉淀 下列说法错误的是(　　) A．白色固体主要成分为SO3 B．物质氧化性：浓HNO3>NO2>SO3 C．由实验可知，能用湿润的淀粉­KI试纸鉴别NO2与Br2(g) D．实验后的剩余气体可用酸性KMnO4溶液处理，防止污染空气 解析：选C。玻璃片左侧反应生成NO2，右侧反应生成SO2，根据现象①可知NO2与SO2反应会生成SO3和NO，因此白色固体是SO3，取白色固体物质溶于水，依次加入稀盐酸、BaCl2溶液，溶液中出现的白色沉淀为硫酸钡。由上述分析可知，白色固体主要成分是SO3，故A正确；左侧浓硝酸与铜反应生成NO2，则浓硝酸氧化性强于NO2，NO2与SO2反应生成SO3，NO2的氧化性强于SO3，故氧化性强弱顺序为浓HNO3>NO2>SO3，故B正确；NO2与Br2(g)都能将碘离子氧化为碘单质，都能使湿润的淀粉­KI试纸变蓝，无法鉴别，故C错误；酸性KMnO4溶液具有强氧化性，可以吸收NO，进行尾气处理，故D正确。 9．氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理设计实验探究硝酸的制备和性质，装置如图所示(装置内空气均已排尽)。下列说法错误的是(　　) A．甲装置中的固体也可以是NaOH或CaO B．装置丁可以起到防倒吸作用 C．理论上装置丙中通入的氨和氧气物质的量之比为1∶2时可以完全被吸收生成HNO3 D．装置乙中的干燥剂可以为碱石灰 解析：选A。甲装置需要提供氨和氧气，如果甲装置中的固体是NaOH或CaO ，只能提供氨，不能提供氧气，A错误；若发生倒吸，水先进入丁试管中，所以装置丁可以起到防倒吸作用，B正确；根据反应4NH3＋5O24NO＋6H2O、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，装置丙中通入的氨气和氧气物质的量之比为1∶2时可以完全被吸收生成HNO3，C正确；乙用于干燥氨气、氧气，可用碱石灰干燥，D正确。 10．某工厂拟综合处理含NH3废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程(已知NaNO2的氧化性弱于NaNO3)： 下列说法正确的是(　　) A．固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3 B．X可以是空气，且需过量 C．捕获剂所捕获的气体主要是N2 D．CO2电子式为 ，空间结构为直线形 解析：选A。工业废气中CO2、SO2可被石灰乳吸收，生成固体1为CaCO3、CaSO3及过量的Ca(OH)2，气体1是不能被过量石灰乳吸收的N2、NO、CO；气体1通入气体X，用氢氧化钠溶液处理后得到NaNO2，X可以为空气，但不能过量，否则得到硝酸钠；NaNO2与含有的溶液反应生成无污染的N2，则气体2含有CO、N2，捕获剂所捕获的气体主要是CO。CO2的电子式为 ，空间结构为直线形，D错误。 11．向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉，其氧化产物与所加铁粉的物质的量关系如图所示： 下列有关说法正确的是(　　) A．x＝0.2，y＝0.1 B．a点之前反应的离子方程式为3Fe＋8H＋＋===3Fe2+＋2NO↑＋4H2O C．向b点所得溶液中加入Cu粉，最多可溶解1.92 g Cu D．反应至c点，可收集到气体4.48 L(标准状况) 解析：选C。加入铁粉后，溶液中先发生反应①Fe＋4H＋＋===Fe3+＋NO↑＋2H2O，生成Fe3+，即a点时生成0.1 mol Fe3+；a点后Fe3+开始减少、Fe2+开始增加，即溶液中发生反应②Fe＋2Fe3+===3Fe2+，当Fe3+完全反应后，Fe2+仍然在增加，即溶液中发生反应③Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑。a点过后H＋仍有剩余，而已完全反应。结合上述分析可知，a点前发生反应①，生成0.1 mol Fe3+时生成0.1 mol NO，由于完全反应，则x＝0.1；由反应②和n(Fe3+)＝0.1 mol可知，Fe3+与Fe反应生成的n(Fe2+)＝0.15 mol， 而最后生成0.2 mol Fe2+，即反应③生成的n(Fe2+)＝0.05 mol；反应①、③分别消耗0.4 mol和0.1 mol H＋，由x＝0.1可知y＝0.2，A项错误。根据上述分析可知，a点前发生反应①，B项错误。b点溶液中Fe2+与Fe3+物质的量相等，设ab段反应消耗x mol Fe3+，由关系式2Fe3+～3Fe2+可知，生成1.5x mol Fe2+，得1.5x＝0.1－x，解得x＝0.04；b点时溶液中剩余的n(Fe3+)＝0.1 mol－0.04 mol＝0.06 mol，由反应Cu＋2Fe3+===2Fe2+＋Cu2+可知最多可溶解的n(Cu)＝＝0.03 mol，其质量为0.03 mol×64 g/mol＝1.92 g，C项正确。根据分析可知，反应①生成n(NO)＝0.1 mol，反应③生成n(H2)＝0.05 mol，故整个过程共产生0.15 mol气体，在标准状况下的体积为0.15 mol×22.4 L/mol＝3.36 L，D项错误。 12．(2024·山东青岛期末)某兴趣小组改进铜与浓硝酸反应的实验，并做进一步探究，实验装置如图。已知NaOH溶液不与NO反应，能与NO2和NO的混合气体或NO2反应。 实验步骤： ⅰ.按照上图组装实验仪器并添加试剂后，向下推动铜丝使其浸入到浓硝酸中，当气体充满装置时，停止反应； ⅱ.用注射器取含紫色石蕊溶液的蒸馏水，逐滴滴入； ⅲ.注入氧气至过量； ⅳ.分别向试管1和试管2中注入适量的饱和氢氧化钠溶液。 回答下列问题： (1)步骤(ⅰ)观察到的现象为________________________________， 反应的离子方程式为___________________________________， 使反应停止的操作为_________________________________________。 (2)步骤(ⅱ)加入含紫色石蕊溶液的蒸馏水后的现象为______________。 (3)步骤(ⅲ)先注入少量氧气并观察现象，再注入过量氧气。依据观察到的现象，得出的结论为_____________________________________， 注入氧气过量的目的是__________________________________。 (4)步骤(ⅳ)注入饱和氢氧化钠溶液的目的是_________________。 解析：将铜丝伸入浓硝酸中发生反应：Cu＋4H＋＋===Cu2+＋2NO2↑＋2H2O，反应消耗Cu产生Cu2+，使溶液变为蓝色，但由于反应产生大量的NO2溶解在溶液中，使溶液呈绿色，当溶液饱和后，红棕色NO2气体会逸出；当将铜丝向上拔起脱离浓硝酸时反应停止；向反应后的溶液中加入含有紫色石蕊试液的蒸馏水，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，红棕色气体变浅甚至消失，反应产生H＋，使石蕊溶液变红色，由于反应后气体减少，因而气球变瘪；再向其中注入氧气至过量，目的是将NO氧化为NO2，在步骤(ⅳ)中注入饱和氢氧化钠溶液的目的是处理反应后的废气和废液。 答案：(1)铜丝溶解，溶液变为绿色，产生红棕色气体，气球膨胀　Cu＋4H＋＋===Cu2+＋2NO2↑＋2H2O　将铜丝提起，与硝酸分离 (2)红棕色气体颜色变浅，石蕊溶液变红，气球变瘪 (3)步骤ⅱ中发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，生成NO　将NO全部氧化为NO2 (4)处理反应后的废气和废液 13．(2024·山西大同检测)硫、氮的氧化物引起的环境问题，越来越引起人们的重视。如图是硫、氮元素的各种价态与物质类别的对应关系： 回答下列问题： (1)从硫元素的化合价变化的角度判断，图中只有还原性的含硫化合物为________。 (2)写出浓硫酸与木炭在加热条件下反应的化学方程式：____________； 若要除去CO2中的SO2，可以使用________(填试剂名称)。 (3)根据A对应的化合价和物质类别，A为________(写分子式)。 (4)浓、稀硝酸的性质既相似又有差别，若要除去铁制品表面的铜镀层应选择____。 (5)工业生产中利用氨水吸收SO2和NO2，流程如图所示： NO2被吸收过程的离子方程式是___________________________。 (6)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。现有V L某NaOH溶液能完全吸收含m mol NO和n mol NO2的大气污染物，则NaOH溶液的物质的量浓度至少为______ mol·L-1。若所得溶液＝1∶9，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比m∶n＝______。 解析：(4)浓、稀硝酸的性质既相似又有差别，稀硝酸能与铁和铜反应，常温下，铁遇浓硝酸钝化，所以若要除去铁制品表面的铜镀层应选择浓硝酸，除去铜同时可以减少铁制品的损失。 (6)因产物NaNO3、NaNO2中n(Na)＝n(N)，故n(NaOH)＝n(NO)＋n(NO2)＝(m＋n) mol，c(NaOH)＝ mol·L-1；NO2与NO混合气体与NaOH溶液反应可以认为先后发生如下反应： NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O m m 2m 2m 2NO2＋2NaOH===NaNO2 ＋ NaNO3＋H2O n－m (n－m) (n－m) 当V(NO2)≥V(NO)时能吸收完全，所以＝，得m∶n＝2∶3。 答案：(1)Na2S，H2S　(2)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O　饱和碳酸氢钠溶液 (3)N2O5　(4)浓硝酸 (5)2NO2＋===N2＋ (6)　2∶3 $$