第5章 第2节 第5课时 硝酸的性质及相关计算-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一化学必修第二册教师用书（人教版2019）

硝酸的性质及相关计算 第5课时 第五章　第二节 <<< 核心素养 发展目标 1.巩固硝酸的性质。 2.掌握有关硝酸氧化性的实验综合题解题规律。 3.掌握硝酸与金属反应的特点，以及守恒思想在有关计算中的应用，提高证据推理与模型认知能力。 2 内容索引 一、硝酸性质综合实验探究 二、硝酸与金属反应的相关计算 课时对点练 随堂演练　知识落实 3 硝酸性质综合实验探究 > < 一 1.硝酸的性质 由于硝酸中的氮元素为+5价，具有很强的非金属性，所以硝酸具有强氧化性。 (1)浓HNO3的氧化性强于稀HNO3。如稀硝酸只能使紫色石蕊溶液变红，浓硝酸则能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。 (2)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。 一、硝酸性质综合实验探究 特别提醒　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。 2.硝酸反应的注意事项 (1)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N形式存在，表现酸性。 (2)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。 (3)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。 (4)中性和碱性溶液中N无氧化性，当溶液中有大量H+存在时，N就表现出强氧化性，如有H+、N存在的溶液中就不能大量存在I-、Br-、Fe2+、S2-、S等还原性离子。 (5)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。 1.(2023·威海高一期末)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 应用体验 √ 应用体验 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。 2.(2024·南京高一期中)下列离子组在指定条件下一定能大量共存的是 A.强酸溶液中：Na+、K+、HC、Cl- B.澄清透明的溶液中：Fe3+、Mg2+、Br-、Cl- C.使酚酞变红色的溶液：Fe2+、N、S、Cl- D.加入铝粉产生大量氢气的溶液中：K+、Na+、N、S 应用体验 √ 应用体验 强酸溶液中含有H+，与HC反应，不能大量共存，A不选； 澄清透明的溶液中，Fe3+、Mg2+、Br-、Cl-相互不反应，可以大量共存，B选； 使酚酞变红色的溶液中有OH-，与Fe2+、均会反应，不能大量共存，C不选； 溶液含有，若为酸性溶液，与铝反应不能产生大量氢气，D不选。 3.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 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.若③中加入足量稀硫酸，则在相同条 件下①中产生的气体体积比③中产生的气体体积小 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 应用体验 √ 应用体验 ①中发生反应：3Cu+8HNO3(稀)=== +2NO↑+4H2O，生成的硝 酸铜溶液为蓝色，在试管口NO与空气 中的O2发生反应产生NO2，气体由无 色变为红棕色，但硝酸被还原生成的 是无色的NO，A错误； 应用体验 由A项分析，假设①中加入的稀硝酸中含有8 mol HNO3，则生成2 mol NO、6 mol N；实验③发生反应的离子 方程式为3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑ +4H2O，反应产生的3 mol Cu(NO3)2电离产 生的6 mol N完全反应后会生成 6 mol NO， 故若③中加入足量稀硫酸，则在相同条件下①中产生的气体体积比③中产生的气体体积小，B正确； 应用体验 ③中加稀硫酸，金属Cu会继续溶解，不是因为Cu与稀硫酸反应，而是由于N与H+起HNO3的作用，表现强氧化性，继续与Cu反应，说明硝酸的氧化性强，C、D错误。 返回 > < 二 硝酸与金属反应的相关计算 1.原子守恒 硝酸与金属单质或化合物反应，一部分以N的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。 二、硝酸与金属反应的相关计算 2.得失电子守恒 硝酸与金属单质或化合物的反应中，HNO3得到电子的物质的量等于金属原子失去电子的物质的量。 3.变价金属与硝酸的反应 如铁与稀硝酸的反应：Fe(少量)+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O； 3Fe(过量)+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O。 (1)≥4，氧化产物为Fe(NO3)3； (2)≤，氧化产物为Fe(NO3)2； (3)<<4，氧化产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。 4.硝酸和硫酸的混合酸与金属反应 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中N在H2SO4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，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或N进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 1.0.3 mol Cu与足量的稀HNO3完全反应时，被还原的HNO3的物质的量是 A.0.3 mol B.0.6 mol C.0.4 mol D.0.2 mol 应用体验 √ Cu与稀硝酸反应时，Cu被氧化成Cu2+，稀硝酸被还原成NO，根据得失电子守恒，被还原的硝酸的物质的量为=0.2 mol。 2.(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 应用体验 √ 应用体验 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。 3.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 应用体验 √ 应用体验 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。 应用体验 Cu与稀硝酸发生反应： 3Cu　 +　 8H++　 2N===3Cu2++2NO↑+4H2O 3　　　　 8　　　 2 0.03 mol　 0.06 mol 0.04 mol H+量不足，应根据H+的物质的量来计算。 应用体验 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。 4.(2023·山西运城高一检测)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 应用体验 √ 应用体验 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； 应用体验 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； 应用体验 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。 思维模型 返回 随堂演练　知识落实 浓硝酸与铜反应生成绿色溶液，A错误； 浓硝酸能使石蕊溶液先变红，再褪色，稀硝酸不会引起褪色，B错误； 浓硝酸能和灼热的木炭反应，稀硝酸不能和灼热的木炭反应，D错误。 1.(2024·上海高一期中)下列关于浓硝酸和稀硝酸的比较正确的是 A.与铜反应都生成蓝色溶液 B.都能使石蕊溶液先变红，再褪色 C.与金属反应时都体现了酸性和强氧化性 D.都能与灼热的木炭反应 √ 1 2 3 4 2.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 √ 1 2 3 4 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。 1 2 3 4 3.对于1 L 硫酸和硝酸的混合溶液，若硫酸和硝酸的物质的量浓度存在如下关系：c(H2SO4)+c(HNO3)=1.2 mol·L-1，则理论上最多能溶解的铜的物质的量为 A.0.40 mol B.0.45 mol C.0.72 mol D.0.80 mol 1 2 3 4 √ 1 2 3 稀硫酸与铜不反应，但能提供氢离子，Cu与硫酸和硝酸的混合液反应的离子方程式为3Cu+2N+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O，溶解Cu最多时，N的浓度与H+的浓度之比为1∶4；设硫酸的物质的量为x mol，硝酸的物质的量为y mol，则x+y=1.2，y∶(2x+y)=1∶4，解得x=0.72，y=0.48；故参加反应的铜的最大物质的量为n(Cu)=n(N)×=0.48 mol ×=0.72 mol。 4 4.38.4 g Cu与一定量的浓硝酸反应，铜全部反应完后，收集到的气体在标准状况下的体积为17.92 L，计算混合气体中NO2和NO的物质的量。 1 2 3 4 答案　设混合气体中NO2的物质的量为x、NO的物质的量为y，混合气体的物质的量为=0.8 mol， 根据题意可列方程 解得x=0.6 mol，y=0.2 mol。即混合气体中有0.6 mol NO2，0.2 mol NO。 返回 课时对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B D C C B C A B 题号 9 10 答案 D D 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (1)①d　 ②ab　 ③b　 (2)D　 (3)4Zn+10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O　 mol 11. 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (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) 12. 答案 题组一　硝酸性质综合实验探究 1.下列有关浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸的认识正确的是 A.浓盐酸、浓硫酸都可用来干燥氧气 B.浓硫酸、浓硝酸与金属反应时，主要是S或N元素得电子 C.常温下，浓硫酸或浓硝酸中投入Fe片，均会产生大量的气体 D.如图，①中为三种酸的一种，②中为浓氨水，则大烧杯中均观察到白烟 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 2.用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管浓硝酸后迅速插入细口瓶中(如图)，滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，依次观察到如下现象：①滴管内产生红棕色气体，液面下降；②滴管内的液面上升，气体变成无色；③滴管内的液面再次下降。下列说法不正确的是 A.现象①中产生的红棕色气体为NO2 B.产生现象②的原因是NO2与水反应 C.产生现象③的原因是铜与稀硝酸反应 D.最终瓶内溶液中的溶质一定只有Cu(NO3)2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 铜和浓硝酸发生反应：Cu+4HNO3(浓)===+2NO2↑+2H2O，生成的二氧化氮为红棕色气体，A正确； 现象①中产生的二氧化氮能和水发生反应：3NO2+H2O ===2HNO3+NO，气体体积减小，滴管内的压强减小， 滴管内液面上升，气体变成无色，B正确； 现象②中生成的稀硝酸与内置的螺旋状铜丝发生反应：3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，因滴管内有气体生成，压强增大，所以滴管内的液面再次下降，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 滴管与瓶口留少量空隙，现象③中生成的一氧化氮气体与氧气、水反应生成硝酸，硝酸继续与铜反应，最终可能有硝酸剩余，溶液中的溶质有Cu(NO3)2，也可能有硝酸，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 3.(2024·福建泉州高一段考)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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 4.用如图所示装置进行实验(①②③是浸有相应试剂的棉花)，下列分析错误的是 A.铜丝与浓硝酸反应，竖直试管中充满红棕色 气体 B.①处浸有紫色石蕊溶液的棉花变红 C.②处棉花颜色由浅绿色变为黄色体现了NO2 的氧化性 D.NaOH溶液吸收尾气发生氧化还原反应 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 铜丝与浓硝酸反应生成红棕色气体NO2，A正确； NO2溶于水生成硝酸，可使紫色石蕊溶液变红， B正确； NO2溶于水生成的硝酸具有氧化性，可将Fe2+氧 化为Fe3+，②处棉花颜色由浅绿色变为黄色，体 现了硝酸的氧化性，C错误； NaOH溶液吸收NO2和NO尾气生成亚硝酸钠，有元素化合价的变化，是氧化还原反应，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 5.(2023·陕西渭南高一期中)如图装置(省略夹持装置)探究炭与浓硝酸的反应，已知铂丝在实验过程中不参与反应，下列说法错误的是 查阅资料可知：NO2可与NaOH反应生成物质的量相同的两种盐。 A.将红热的木炭伸进浓硝酸中可以观察到有红棕色气体产生 B.通过三颈烧瓶内的现象可知该反应的化学方 程式为C+2HNO3(浓) CO2↑+2NO↑+H2O C.反应结束后，将NaOH溶液加入三颈烧瓶中吸 收NO2，反应的离子方程式为2NO2+2OH-=== N++H2O D.浓硝酸呈黄色的原因可能是浓硝酸受热分解生成的NO2溶解在溶液中 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 红热的木炭伸进浓硝酸中反应生成NO2气体，可以观察到有红棕色气体产生，反应的化学方程式为C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O，A正确、B错误； 反应结束后，将NaOH溶液加入三颈烧瓶 中吸收NO2，NO2发生歧化反应生成硝酸 钠和亚硝酸钠，反应的离子方程式为2NO2 +2OH-===N++H2O，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 题组二　硝酸与金属反应的相关计算 6.把7.2 g铁粉投入40 mL某HNO3溶液中，充分反应后剩余固体1.6 g，产生NO2和NO的混合气体0.08 mol。若不考虑N2O4的存在，则原HNO3溶液的物质的量浓度为 A.3.5 mol·L-1 B.4.5 mol·L-1 C.7.0 mol·L-1 D.9.0 mol·L-1 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 铁粉剩余，硝酸必完全反应而且产物为Fe(NO3)2，由N元素守恒，反应后N元素一部分存在于NO2和NO的混合气体中，另一部分存在于 Fe(NO3)2中，反应的n(Fe)==0.1 mol，所以c(HNO3)==7.0 mol·L-1。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 1 mol·L-1的硝酸为稀硝酸，铜和稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+2N +8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O，由离子方程式可知，溶液中H+浓度变化为N浓度变化量的4倍，所以若c(H+)下降0.4 mol·L-1，则c(N)下降0.1 mol·L-1。 7.铜与1 mol·L-1的硝酸反应；若c(H+)下降0.4 mol·L-1，则c(N)下降 A.0.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1 C.0.3 mol·L-1 D.0.4 mol·L-1 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练 8.将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到0.896 L(标准状况)NO气体，向反应后的溶液中加入 60 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液时，金属离子恰好沉淀完全，则形成的沉淀的质量为 A.(m+2.28) g B.(m+2.04) g C.(m+3.32) g D.(m+4.34) g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 答案 对点训练 当金属离子恰好沉淀完全时，m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)，n(OH-)= n(NaOH)=60×10-3 L×2 mol·L-1=0.12 mol，m(沉淀)=m(金属)+m(OH-) =m g+0.12 mol×17 g·mol-1=(m+2.04) g。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 对点训练   实验操作(室温)及实验现象 ① 将足量的铜粉加入1 mL 10 mol·L-1 HNO3溶液中，溶液呈绿色，产生红棕色气体 ② 将足量的铜粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3溶液中，溶液呈蓝色，产生无色气体 ③ 将足量的铁粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3溶液中，溶液呈浅绿色，无气体生成 9.某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验，下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化   实验操作(室温)及实验现象 ① 将足量的铜粉加入1 mL 10 mol·L-1 HNO3溶液中，溶液呈绿色，产生红棕色气体 ② 将足量的铜粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3溶液中，溶液呈蓝色，产生无色气体 ③ 将足量的铁粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3溶液中，溶液呈浅绿色，无气体生成 A.实验①②反应后溶液颜色不同，说明氧化产物不同 B.实验②中产生的气体可用向上排空气法收集 C.实验③中铁发生了钝化 D.以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 反应后溶液中的溶质不同导致溶液的颜色不同，不能说明反应的氧化产物不同，A错误； 实验②中产生的气体为NO，NO易与氧气反应，不能用排空气法收集，B错误； 将足量的铁粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3中，溶液呈浅绿色，无气体生成，可能反应生成了硝酸亚铁和硝酸铵，常温下铁在浓硝酸中钝化，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 由实验①②可知，浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，铜和稀硝酸反应生成一氧化氮，硝酸的还原产物与硝酸的浓度有关，由实验②③知，硝酸的还原产物与金属活泼性有关，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 10.足量铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和二氧化氮、一氧化氮的混合气体4.48 L(标准状况)，这些气体与一定体积的氧气(标准状况下)混合通入水中，所有的气体完全被水吸收生成硝酸。若向硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1的氢氧化钠溶液，铜离子恰好完全沉淀，消耗氢氧化钠溶液60 mL，下列说法错误的是 A.参加反应的硝酸是0.5 mol B.消耗氧气1.68 L(标准状况下) C.此反应过程中转移0.3 mol电子 D.混合气体中含1.12 L(标准状况下)二氧化氮 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 反应后最终得到NaNO3溶液，反应后溶液中n(N)=n(NaOH)=5 mol· L-1×0.06 L=0.3 mol，n(NO2)+n(NO)==0.2 mol，由N原子守恒：n(HNO3)=n(NO2)+n(NO)+n反应后溶液()=0.2 mol+0.3 mol=0.5 mol，A正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 混合气体与氧气、水反应又得到硝酸，根据电子转移守恒，Cu原子失去的电子数等于氧气得到的电子数，所得硝酸铜溶液中加入NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀生成Cu(OH)2，获得NaNO3溶液，由电荷守恒可知，OH-的物质的量等于氧气得到电子的物质的量即反应过程中转移0.3 mol电子，故消耗氧气的物质的量为=0.075 mol，则标准状况下V(O2)=0.075 mol×22.4 L·mol-1=1.68 L，B、C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 设NO2、NO物质的量分别为x mol、y mol，则x+y=0.2，由转移电子守恒有x+3y=0.3，解得x=0.15，y=0.05，则标准状况下V(NO2)=0.15 mol ×22.4 L·mol-1=3.36 L，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 11.硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸，其还原产物因硝酸浓度的不同而变化，从总体上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电子数越少，浓硝酸的还原产物主要为NO2，稀硝酸的还原产物为NO。 (1)浓硝酸具有的性质：a.强氧化性　b.酸性　c.还原性　d.不稳定性　e.挥发性。 下列反应或者现象主要体现了硝酸的什么性质： ①久置浓硝酸显黄色　　　(填字母，下同)。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 d 答案 综合强化 久置浓硝酸显黄色是因为浓硝酸分解生成的二氧化氮溶解在浓硝酸中，表现的是浓硝酸的不稳定性。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 ②用稀硝酸清洗试管壁上的银　　 　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ab 用稀硝酸清洗试管壁上的银，是稀硝酸和银发生氧化还原反应，表现的是硝酸的酸性和氧化性。 答案 综合强化 ③稀硝酸清洗石灰水试剂瓶壁上的固体　　 　。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 b 稀硝酸清洗石灰水试剂瓶壁上的固体是稀硝酸和碳酸钙反应生成硝酸钙、二氧化碳和水，利用的是硝酸的酸性。 答案 综合强化 (2)64 g Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部作用后，共收集到22.4 L气体(标准状况下)，反应中消耗的HNO3的物质的量是　　　。  A.0.5 mol B.1.0 mol C.2.0 mol D.3.0 mol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D 答案 综合强化 铜和硝酸反应，随着浓度的降低，硝酸的还原产物的价态降低，铜和浓硝酸反应生成NO2，而与稀硝酸反应时则生成NO，故生成的气体可能只有NO2，也可是NO2和NO的混合物，由于每个气体分子都含有 1个N原子，故气体的物质的量等于被还原的硝酸的物质的量，n(气体) ==1 mol，即被还原的硝酸的物质的量为1 mol，n(Cu)==1 mol，则生成n[Cu(NO3)2]=1 mol，可知表现酸性的 硝酸的物质的量为2 mol，则参加反应的硝酸的物质的量为1 mol+2 mol =3 mol。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 (3)实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO，浓度更稀时硝酸还可以被还原为N2O、N2、NH4NO3等，锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。写出该反应的化学方程式：______________________________________ _______，当生成a mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为　　　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4Zn+10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3 +3H2O mol 答案 综合强化 锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水，反应的化学方程式：4Zn+10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O，反应过程中每生成 4 mol硝酸锌，被还原的硝酸为1 mol，当生成a mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为 mol。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 12.(2024·湖北随州高一期中)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：____________________________ _______________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+ 2NO2↑+2H2O 答案 综合强化 (2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象是________________ ______________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 具支试管中铜片 溶解，溶液变成绿色，有红棕色气体产生 答案 综合强化 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：________________________。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3Cu+8H++2===3Cu2++2NO↑+4H2O 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 答案 综合强化 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 综合强化 (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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C 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。 答案 综合强化 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：________________________ ________________________________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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) 答案 综合强化 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 返回 答案 综合强化 第五章　第二节 <<< 本课结束 $$ 第5课时　硝酸的性质及相关计算 [核心素养发展目标]　1.巩固硝酸的性质。2.掌握有关硝酸氧化性的实验综合题解题规律。3.掌握硝酸与金属反应的特点，以及守恒思想在有关计算中的应用，提高证据推理与模型认知能力。 一、硝酸性质综合实验探究 1.硝酸的性质 由于硝酸中的氮元素为+5价，具有很强的非金属性，所以硝酸具有强氧化性。 (1)浓HNO3的氧化性强于稀HNO3。如稀硝酸只能使紫色石蕊溶液变红，浓硝酸则能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。 (2)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。 特别提醒　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。 2.硝酸反应的注意事项 (1)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N形式存在，表现酸性。 (2)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。 (3)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。 (4)中性和碱性溶液中N无氧化性，当溶液中有大量H+存在时，N就表现出强氧化性，如有H+、N存在的溶液中就不能大量存在I-、Br-、Fe2+、S2-、S等还原性离子。 (5)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。 1.(2023·威海高一期末)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。 2.(2024·南京高一期中)下列离子组在指定条件下一定能大量共存的是(　　) A.强酸溶液中：Na+、K+、HC、Cl- B.澄清透明的溶液中：Fe3+、Mg2+、Br-、Cl- C.使酚酞变红色的溶液：Fe2+、N、S、Cl- D.加入铝粉产生大量氢气的溶液中：K+、Na+、N、S 答案　B 解析　强酸溶液中含有H+，与HC反应，不能大量共存，A不选；澄清透明的溶液中，Fe3+、Mg2+、Br-、Cl-相互不反应，可以大量共存，B选；使酚酞变红色的溶液中有OH-，与Fe2+、均会反应，不能大量共存，C不选；溶液含有，若为酸性溶液，与铝反应不能产生大量氢气，D不选。 3.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(　　) 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.若③中加入足量稀硫酸，则在相同条件下①中产生的气体体积比③中产生的气体体积小 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 答案　B 解析　①中发生反应：3Cu+8HNO3(稀)===+2NO↑+4H2O，生成的硝酸铜溶液为蓝色，在试管口NO与空气中的O2发生反应产生NO2，气体由无色变为红棕色，但硝酸被还原生成的是无色的NO，A错误；由A项分析，假设①中加入的稀硝酸中含有8 mol HNO3，则生成2 mol NO、6 mol N；实验③发生反应的离子方程式为3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O，反应产生的3 mol Cu(NO3)2电离产生的6 mol N完全反应后会生成 6 mol NO，故若③中加入足量稀硫酸，则在相同条件下①中产生的气体体积比③中产生的气体体积小，B正确；③中加稀硫酸，金属Cu会继续溶解，不是因为Cu与稀硫酸反应，而是由于N与H+起HNO3的作用，表现强氧化性，继续与Cu反应，说明硝酸的氧化性强，C、D错误。 二、硝酸与金属反应的相关计算 1.原子守恒 硝酸与金属单质或化合物反应，一部分以N的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中氮原子的物质的量之和与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。 2.得失电子守恒 硝酸与金属单质或化合物的反应中，HNO3得到电子的物质的量等于金属原子失去电子的物质的量。 3.变价金属与硝酸的反应 如铁与稀硝酸的反应：Fe(少量)+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O； 3Fe(过量)+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O。 (1)≥4，氧化产物为Fe(NO3)3； (2)≤，氧化产物为Fe(NO3)2； (3)<<4，氧化产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。 4.硝酸和硫酸的混合酸与金属反应 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中N在H2SO4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，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或N进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 1.0.3 mol Cu与足量的稀HNO3完全反应时，被还原的HNO3的物质的量是(　　) A.0.3 mol B.0.6 mol C.0.4 mol D.0.2 mol 答案　D 解析　Cu与稀硝酸反应时，Cu被氧化成Cu2+，稀硝酸被还原成NO，根据得失电子守恒，被还原的硝酸的物质的量为=0.2 mol。 2.(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。 3.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。 4.(2023·山西运城高一检测)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。 1.(2024·上海高一期中)下列关于浓硝酸和稀硝酸的比较正确的是(　　) A.与铜反应都生成蓝色溶液 B.都能使石蕊溶液先变红，再褪色 C.与金属反应时都体现了酸性和强氧化性 D.都能与灼热的木炭反应 答案　C 解析　浓硝酸与铜反应生成绿色溶液，A错误；浓硝酸能使石蕊溶液先变红，再褪色，稀硝酸不会引起褪色，B错误；浓硝酸能和灼热的木炭反应，稀硝酸不能和灼热的木炭反应，D错误。 2.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。 3.对于1 L 硫酸和硝酸的混合溶液，若硫酸和硝酸的物质的量浓度存在如下关系：c(H2SO4)+c(HNO3)=1.2 mol·L-1，则理论上最多能溶解的铜的物质的量为(　　) A.0.40 mol B.0.45 mol C.0.72 mol D.0.80 mol 答案　C 解析　稀硫酸与铜不反应，但能提供氢离子，Cu与硫酸和硝酸的混合液反应的离子方程式为3Cu+2N+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O，溶解Cu最多时，N的浓度与H+的浓度之比为1∶4；设硫酸的物质的量为x mol，硝酸的物质的量为y mol，则x+y=1.2，y∶(2x+y)=1∶4，解得x=0.72，y=0.48；故参加反应的铜的最大物质的量为n(Cu)=n(N)×=0.48 mol×=0.72 mol。 4.38.4 g Cu与一定量的浓硝酸反应，铜全部反应完后，收集到的气体在标准状况下的体积为17.92 L，计算混合气体中NO2和NO的物质的量。 答案　设混合气体中NO2的物质的量为x、NO的物质的量为y，混合气体的物质的量为=0.8 mol，根据题意可列方程 解得x=0.6 mol，y=0.2 mol。即混合气体中有0.6 mol NO2，0.2 mol NO。 　　　　 课时对点练　[分值：100分] (选择题1~10题，每小题7分，共70分) 题组一　硝酸性质综合实验探究 1.下列有关浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸的认识正确的是(　　) A.浓盐酸、浓硫酸都可用来干燥氧气 B.浓硫酸、浓硝酸与金属反应时，主要是S或N元素得电子 C.常温下，浓硫酸或浓硝酸中投入Fe片，均会产生大量的气体 D.如图，①中为三种酸的一种，②中为浓氨水，则大烧杯中均观察到白烟 答案　B 2.用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管浓硝酸后迅速插入细口瓶中(如图)，滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，依次观察到如下现象：①滴管内产生红棕色气体，液面下降；②滴管内的液面上升，气体变成无色；③滴管内的液面再次下降。下列说法不正确的是(　　) A.现象①中产生的红棕色气体为NO2 B.产生现象②的原因是NO2与水反应 C.产生现象③的原因是铜与稀硝酸反应 D.最终瓶内溶液中的溶质一定只有Cu(NO3)2 答案　D 解析　铜和浓硝酸发生反应：Cu+4HNO3(浓)===+2NO2↑+2H2O，生成的二氧化氮为红棕色气体，A正确；现象①中产生的二氧化氮能和水发生反应：3NO2+H2O===2HNO3+NO，气体体积减小，滴管内的压强减小，滴管内液面上升，气体变成无色，B正确；现象②中生成的稀硝酸与内置的螺旋状铜丝发生反应：3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，因滴管内有气体生成，压强增大，所以滴管内的液面再次下降，C正确；滴管与瓶口留少量空隙，现象③中生成的一氧化氮气体与氧气、水反应生成硝酸，硝酸继续与铜反应，最终可能有硝酸剩余，溶液中的溶质有Cu(NO3)2，也可能有硝酸，D错误。 3.(2024·福建泉州高一段考)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。 4.用如图所示装置进行实验(①②③是浸有相应试剂的棉花)，下列分析错误的是(　　) A.铜丝与浓硝酸反应，竖直试管中充满红棕色气体 B.①处浸有紫色石蕊溶液的棉花变红 C.②处棉花颜色由浅绿色变为黄色体现了NO2的氧化性 D.NaOH溶液吸收尾气发生氧化还原反应 答案　C 解析　铜丝与浓硝酸反应生成红棕色气体NO2，A正确；NO2溶于水生成硝酸，可使紫色石蕊溶液变红，B正确；NO2溶于水生成的硝酸具有氧化性，可将Fe2+氧化为Fe3+，②处棉花颜色由浅绿色变为黄色，体现了硝酸的氧化性，C错误；NaOH溶液吸收NO2和NO尾气生成亚硝酸钠，有元素化合价的变化，是氧化还原反应，D正确。 5.(2023·陕西渭南高一期中)如图装置(省略夹持装置)探究炭与浓硝酸的反应，已知铂丝在实验过程中不参与反应，下列说法错误的是(　　) 查阅资料可知：NO2可与NaOH反应生成物质的量相同的两种盐。 A.将红热的木炭伸进浓硝酸中可以观察到有红棕色气体产生 B.通过三颈烧瓶内的现象可知该反应的化学方程式为C+2HNO3(浓)CO2↑+2NO↑+H2O C.反应结束后，将NaOH溶液加入三颈烧瓶中吸收NO2，反应的离子方程式为2NO2+2OH-===N++H2O D.浓硝酸呈黄色的原因可能是浓硝酸受热分解生成的NO2溶解在溶液中 答案　B 解析　红热的木炭伸进浓硝酸中反应生成NO2气体，可以观察到有红棕色气体产生，反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O，A正确、B错误；反应结束后，将NaOH溶液加入三颈烧瓶中吸收NO2，NO2发生歧化反应生成硝酸钠和亚硝酸钠，反应的离子方程式为2NO2+2OH-===N++H2O，C正确。 题组二　硝酸与金属反应的相关计算 6.把7.2 g铁粉投入40 mL某HNO3溶液中，充分反应后剩余固体1.6 g，产生NO2和NO的混合气体0.08 mol。若不考虑N2O4的存在，则原HNO3溶液的物质的量浓度为(　　) A.3.5 mol·L-1 B.4.5 mol·L-1 C.7.0 mol·L-1 D.9.0 mol·L-1 答案　C 解析　铁粉剩余，硝酸必完全反应而且产物为Fe(NO3)2，由N元素守恒，反应后N元素一部分存在于NO2和NO的混合气体中，另一部分存在于Fe(NO3)2中，反应的n(Fe)==0.1 mol，所以c(HNO3)==7.0 mol·L-1。 7.铜与1 mol·L-1的硝酸反应；若c(H+)下降0.4 mol·L-1，则c(N)下降(　　) A.0.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1 C.0.3 mol·L-1 D.0.4 mol·L-1 答案　A 解析　1 mol·L-1的硝酸为稀硝酸，铜和稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+2N+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O，由离子方程式可知，溶液中H+浓度变化为N浓度变化量的4倍，所以若c(H+)下降0.4 mol·L-1，则c(N)下降0.1 mol·L-1。 8.将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到0.896 L(标准状况)NO气体，向反应后的溶液中加入60 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液时，金属离子恰好沉淀完全，则形成的沉淀的质量为(　　) A.(m+2.28) g B.(m+2.04) g C.(m+3.32) g D.(m+4.34) g 答案　B 解析　当金属离子恰好沉淀完全时，m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)，n(OH-)=n(NaOH)=60×10-3 L×2 mol·L-1=0.12 mol，m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)=m g+0.12 mol×17 g·mol-1=(m+2.04) g。 9.某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验，下列说法正确的是(　　) 实验操作(室温)及实验现象 ① 将足量的铜粉加入1 mL 10 mol·L-1 HNO3溶液中，溶液呈绿色，产生红棕色气体 ② 将足量的铜粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3溶液中，溶液呈蓝色，产生无色气体 ③ 将足量的铁粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3溶液中，溶液呈浅绿色，无气体生成 A.实验①②反应后溶液颜色不同，说明氧化产物不同 B.实验②中产生的气体可用向上排空气法收集 C.实验③中铁发生了钝化 D.以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关 答案　D 解析　反应后溶液中的溶质不同导致溶液的颜色不同，不能说明反应的氧化产物不同，A错误；实验②中产生的气体为NO，NO易与氧气反应，不能用排空气法收集，B错误；将足量的铁粉加入100 mL 0.1 mol·L-1 HNO3中，溶液呈浅绿色，无气体生成，可能反应生成了硝酸亚铁和硝酸铵，常温下铁在浓硝酸中钝化，C错误；由实验①②可知，浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，铜和稀硝酸反应生成一氧化氮，硝酸的还原产物与硝酸的浓度有关，由实验②③知，硝酸的还原产物与金属活泼性有关，D正确。 10.足量铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和二氧化氮、一氧化氮的混合气体4.48 L(标准状况)，这些气体与一定体积的氧气(标准状况下)混合通入水中，所有的气体完全被水吸收生成硝酸。若向硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1的氢氧化钠溶液，铜离子恰好完全沉淀，消耗氢氧化钠溶液60 mL，下列说法错误的是(　　) A.参加反应的硝酸是0.5 mol B.消耗氧气1.68 L(标准状况下) C.此反应过程中转移0.3 mol电子 D.混合气体中含1.12 L(标准状况下)二氧化氮 答案　D 解析　反应后最终得到NaNO3溶液，反应后溶液中n(N)=n(NaOH)=5 mol·L-1×0.06 L=0.3 mol，n(NO2)+n(NO)==0.2 mol，由N原子守恒：n(HNO3)=n(NO2)+n(NO)+n反应后溶液()=0.2 mol+0.3 mol=0.5 mol，A正确；混合气体与氧气、水反应又得到硝酸，根据电子转移守恒，Cu原子失去的电子数等于氧气得到的电子数，所得硝酸铜溶液中加入NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀生成Cu(OH)2，获得NaNO3溶液，由电荷守恒可知，OH-的物质的量等于氧气得到电子的物质的量即反应过程中转移0.3 mol电子，故消耗氧气的物质的量为=0.075 mol，则标准状况下V(O2)=0.075 mol×22.4 L·mol-1=1.68 L，B、C正确；设NO2、NO物质的量分别为x mol、y mol，则x+y=0.2，由转移电子守恒有x+3y=0.3，解得x=0.15，y=0.05，则标准状况下V(NO2)=0.15 mol×22.4 L·mol-1=3.36 L，D错误。 11.(14分)硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸，其还原产物因硝酸浓度的不同而变化，从总体上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电子数越少，浓硝酸的还原产物主要为NO2，稀硝酸的还原产物为NO。 (1)浓硝酸具有的性质：a.强氧化性　b.酸性　c.还原性　d.不稳定性　e.挥发性。 下列反应或者现象主要体现了硝酸的什么性质： ①久置浓硝酸显黄色　　　(填字母，下同)。  ②用稀硝酸清洗试管壁上的银　　 　。  ③稀硝酸清洗石灰水试剂瓶壁上的固体　　 　。  (2)64 g Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部作用后，共收集到22.4 L气体(标准状况下)，反应中消耗的HNO3的物质的量是　　　。  A.0.5 mol B.1.0 mol C.2.0 mol D.3.0 mol (3)实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO，浓度更稀时硝酸还可以被还原为N2O、N2、NH4NO3等，锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。写出该反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　，当生成a mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为　　　　。  答案　(1)①d　②ab　③b　(2)D　(3)4Zn+10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O　 mol 解析　(1)①久置浓硝酸显黄色是因为浓硝酸分解生成的二氧化氮溶解在浓硝酸中，表现的是浓硝酸的不稳定性。②用稀硝酸清洗试管壁上的银，是稀硝酸和银发生氧化还原反应，表现的是硝酸的酸性和氧化性。③稀硝酸清洗石灰水试剂瓶壁上的固体是稀硝酸和碳酸钙反应生成硝酸钙、二氧化碳和水，利用的是硝酸的酸性。(2)铜和硝酸反应，随着浓度的降低，硝酸的还原产物的价态降低，铜和浓硝酸反应生成NO2，而与稀硝酸反应时则生成NO，故生成的气体可能只有NO2，也可是NO2和NO的混合物，由于每个气体分子都含有1个N原子，故气体的物质的量等于被还原的硝酸的物质的量，n(气体)==1 mol，即被还原的硝酸的物质的量为1 mol，n(Cu)==1 mol，则生成n[Cu(NO3)2]=1 mol，可知表现酸性的硝酸的物质的量为2 mol，则参加反应的硝酸的物质的量为1 mol+2 mol=3 mol。(3)锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水，反应的化学方程式：4Zn+10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O，反应过程中每生成4 mol硝酸锌，被还原的硝酸为1 mol，当生成a mol硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为 mol。 12.(16分)(2024·湖北随州高一期中)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。 学科网（北京）股份有限公司 $$