第五章 第20讲 氮及其氧化物 硝酸（教师用书Word）-【高考领航】2026年高考化学大一轮复习学案

第20讲　氮及其氧化物　硝酸 学习 目标 　 　 1.了解氮及其氧化物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。　 2．掌握硝酸的性质及应用。 考点一　氮气　氮的氧化物 1．氮元素的存在与氮的固定 2．氮气 (1)物理性质 无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水，沸点比O2的低。 (2)化学性质 写出有关化学方程式： ①N2＋3MgMg3N2； ②N2＋3H22NH3； ③N2＋O22NO。 3．氮的氧化物 (1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1→＋5价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。 (2)NO和NO2的比较 性质 NO NO2 色、味、 态 无色、无味的气体 红棕色、有刺激性气味的气体 水溶性 不溶于水 易溶于水 毒性 有毒，大气污染物之一 有毒，大气污染物之一 与水 反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与氧气 反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 　正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)固氮反应一定属于氧化还原反应(　　) (2)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2(　　) (3)可用向上排空气法收集NO(　　) (4)可用NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　) (5)利用AgNO3溶液、CCl4和蒸馏水均可鉴别NO2和溴蒸气(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 　氮气及氮的氧化物的性质 1．下列关于氮及其化合物，说法不正确的是(　　) A．氮的固定是将N2转化成含氮化合物 B．氮元素在自然界中既有游离态又有化合态 C．NO和NO2都可稳定存在于空气中 D．N2既可作氧化剂又可作还原剂 解析：C　A项，氮的固定是将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程，如与豆类植物共生的根瘤菌，能吸收大气中的氮气分子，将其转变成含氮化合物，正确；B项，自然界中氮元素有游离态，如N2，也有化合态，如铵盐、硝酸盐等，正确；C项，NO不稳定，易与O2反应生成NO2，错误；D项，N2中N元素为0价，处于氮的中间价态，化合价既可以升高又可以降低，N2既可以作氧化剂又可以作还原剂，D正确。 2．(2025·普洱模拟)选择性催化还原技术是一种以NH3作为还原剂，将烟气中NOx分解成无害的N2和H2O的干法脱硝技术，反应原理为 ①6NO＋4NH35N2＋6H2O； ②6NO2＋8NH37N2＋12H2O； ③NO＋NO2＋2NH3===2N2＋3H2O。 下列说法正确的是(　　) A．NO2为酸性氧化物 B．氮气性质不活泼，其原因是氮元素的非金属性较弱 C．反应③中标准状况下每生成22.4 L N2，转移电子数为1.5NA D．NO→NO2→HNO3，以上各步变化均能通过一步完成 解析：D　NO2和氢氧化钠反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，NO2不是酸性氧化物，A错误；氮气性质不活泼，其原因是氮气分子中含有氮氮三键，键能大，难断裂，B错误；反应③中生成2 mol N2转移6 mol电子，标准状况下每生成22.4 L N2，转移电子数为3NA，C错误；NO→NO2→HNO3，NO和O2反应生成NO2，NO2和水反应生成HNO3和NO，D正确。 　氮的氧化物与水反应定量关系的考查 3．将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体。 (1)若剩余的气体是O2，则NO2、O2的体积分别是________。 (2)若剩余的气体是NO，则NO2、O2的体积分别是________。 解析：解题依据的化学方程式： 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3； 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能： (1)若剩余O2，则V剩＝x－×(12 mL－x)＝2 mL，解得x＝4 mL，则NO2的体积是8 mL；(2)若剩余NO，则V剩＝×[(12 mL－x)－4x]＝2 mL，解得x＝1.2 mL，则NO2的体积是10.8 mL。 答案：(1)8 mL、4 mL　(2)10.8 mL、1.2 mL 　氮氧化物溶于水的问题分析 无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。 (1)若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3(4∶3)。 (2)若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3(4∶1)。 (3)NO2、NO、O2三者混合气体通入水中： ①可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 ②也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。 考点二　硝酸 1．硝酸的物理性质 2．硝酸的化学性质 (1)不稳定性(用化学方程式表示) 见光分解：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。 (2)强氧化性 硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 ①与金属反应 稀硝酸与铜反应(用化学方程式表示)：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O； 浓硝酸与铜反应(用化学方程式表示)：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 ②与非金属反应 浓硝酸与C反应(用化学方程式表示) ：C＋4HNO3（浓）CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 ③与还原性化合物反应 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等还原性物质。 稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe2+＋4H＋＋===3Fe3+＋NO↑＋2H2O。 (3)与有机物反应 ①硝化反应(与浓硝酸反应)： ②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。 3．硝酸工业制法的反应原理 (1)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O。 (2)NO进一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。 (3)用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 　正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)浓HNO3和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同(　　) (2)可用稀HNO3与FeS固体反应制取H2S(　　) (3)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(　　) (4)硝酸具有强氧化性，硝酸与Fe反应一定生成Fe3+(　　) (5)Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√ 　硝酸的性质及应用 1．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的性质不相对应的是(　　) 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的红色褪去——强氧化性 解析：D　向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，可能利用的是硝酸的酸性，也可能是强氧化性。 2．将铜丝伸入盛有浓硝酸的具支试管中(如图所示，夹持装置已略去)进行实验，下列说法错误的是(　　) A．反应进行一段时间后，具支试管中的气体可能为NO2和NO B．铜丝绕成螺旋状的目的是增大反应物接触面积 C．反应进行一段时间后，烧杯中的溶质可能含NaNO3和NaNO2 D．该实验中浓硝酸主要体现强氧化性和脱水性 解析：D　浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，随着反应进行硝酸变稀生成一氧化氮，A正确；铜丝绕成螺旋状，和硝酸接触面积更大，反应更加充分，B正确；反应开始时，为浓硝酸和铜反应生成二氧化氮，二氧化氮和氢氧化钠溶液反应生成NaNO3和NaNO2，C正确；该实验中浓硝酸主要体现强氧化性和酸性，不体现脱水性，D错误。 　硝酸与金属的反应 3．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： 回答下列问题： (1)Oa段发生反应的离子方程式为_______________________________。 (2)dc段表示的是________(填“Fe2+”或“Fe3+”)物质的量变化。 (3)x＝________，y＝________。 (4)反应至c点，可收集到标准状况下的气体为________L。 解析：(3)在Oa段完全转化为NO，由离子方程式可得，n(NO)＝n(Fe3+)＝0.1 mol，即x＝0.1；c点溶质为FeSO4，溶液中Fe2+为0.2 mol，即n(FeSO4)＝0.2 mol，根据硫酸根离子守恒得，n(H2SO4)＝n(FeSO4)＝0.2 mol，即y＝0.2。 (4)Fe＋＋ 4H＋ === Fe3+　＋　NO↑＋2H2O 0.4 mol 0.1 mol 0.1 mol Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ 0.1 mol 0.05 mol 所以V＝(0.1 mol＋0.05 mol)×22.4 L·mol-1＝3.36 L。 答案：(1)Fe＋＋4H＋===Fe3+＋NO↑＋2H2O　(2)Fe2+　(3)0.1　0.2　(4)3.36 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2024·浙江6月选考，2D)HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中(　　) (2)(2023·浙江1月选考，5D)常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2(　　) (3)(2022·重庆卷，3C)1 mol SO3与1 mol NO2分别通入1 L水中可产生相同浓度的H2SO4和HNO3(　　) (4)(2021·河北卷，10D)浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO，故稀HNO3氧化性更强(　　) (5)(2021·山东卷，5C)向浓HNO3中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓HNO3反应生成NO2(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 2．(2023·山东卷，2)实验室中使用盐酸、硫酸和硝酸时，对应关系错误的是(　　) A．稀盐酸：配制AlCl3溶液 B．稀硫酸：蔗糖和淀粉的水解 C．稀硝酸：清洗附有银镜的试管 D．浓硫酸和浓硝酸的混合溶液：苯的磺化 解析：D　实验室配制AlCl3溶液时向其中加入少量的稀盐酸以抑制Al3+水解，A正确；蔗糖和淀粉的水解常采用稀硫酸作催化剂，B正确；稀硝酸具有强氧化性，能与不活泼的金属银发生反应，使之溶解，可用于清洗附有银镜的试管，C正确；苯的磺化是苯和浓硫酸共热，反应生成苯磺酸的反应，故不需要浓硝酸，D错误。 3．(2024·湖南卷，7)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。 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 解析：C　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，A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，B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，C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，D错误。 4．(经典高考题)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题： (1)氨气的制备 ①氨气的发生装置可以选择上图中的__________________________， 反应的化学方程式为_________________________________。 ②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。 (2)氨气与二氧化氮的反应 将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。 操作步骤 实验现象 解释原因 打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中 ①Y管中________ ②反应的化学方程式： _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝聚 打开K2 ③_______________________________________________________________ ④_______________________________________________________________ 解析：(1)①在实验室通常用加热氯化铵和消石灰固体混合物的方法制取氨气，应选用发生装置A，其反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，或选用发生装置B，直接加热浓氨水生成氨气：NH3·H2ONH3↑＋H2O。②氨气是碱性气体，可用碱石灰干燥，其密度小于空气，应采用向下排空气法收集，氨气极易溶于水，尾气处理时应防止倒吸，则要收集一瓶干燥的氨气，仪器的连接顺序为发生装置→d→c→f→e→i。(2)打开K1，推动注射器活塞将氨气缓慢通入Y管中，在一定温度和催化剂的作用下发生反应：6NO2＋8NH37N2＋12H2O，随着反应的发生，Y管中红棕色气体颜色变浅；反应生成的水蒸气液化后，NO2和NH3反应后气体的物质的量减小，反应容器中的压强减小，打开K2，Z中的溶液倒吸入Y管中。 答案：(1)①A　2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑（或B　NH3·H2ONH3↑＋H2O）　②d→c→f→e→i (2)①红棕色气体颜色慢慢变浅　 ②6NO2＋8NH37N2＋12H2O　 ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象　 ④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外界压强 限时规范训练20 (建议用时：45分钟　满分：60分) 一、选择题(每小题3分，共30分) 1．氮是生命活动不可缺少的重要元素。下列叙述错误的是(　　) A．氮气和氧气在放电条件下直接生成NO2 B．氮气既可作氧化剂又可作还原剂 C．氮气是工业合成氨的原料之一 D．豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨属于自然固氮 解析：A　氮气和氧气在放电条件下可生成NO，A错误。 2．(2025·广东揭阳模拟)下列关于NO和NO2的说法正确的是(　　) A．NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物 B．NO2可由N2和O2直接化合得到 C．NO和NO2均能与水反应 D．NO和NO2在一定条件下可以相互转化 解析：D　二氧化氮与碱反应生成盐和H2O时价态发生变化，不是酸性氧化物，A错误；N2与O2直接化合反应生成NO，不能一步生成NO2，B错误；NO与水不反应，C错误；2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，两者可以相互转化，D正确。 3．下列关于N元素的叙述正确的是(　　) A．NO在空气中被氧化成NO2属于氮的固定 B．浓硝酸呈黄色的原因是浓HNO3分解产生的NO2溶于硝酸中 C．N2的化学性质不活泼，是因为N的非金属性弱 D．可用铁槽车运输浓HNO3，是因为浓HNO3与Fe不发生反应 解析：B　氮的固定为游离态氮气单质转化为化合态氮，NO在空气中被氧化成NO2不属于氮的固定，A错误；N2的化学性质不活泼，是因为两个氮原子以氮氮三键结合，氮氮三键键能大，C错误；可用铁槽车运输浓HNO3，是因为浓HNO3与Fe常温下会钝化，D错误。 4．(2025·辽宁丹东模拟)硝酸是一种无色液体，常用来制造火药、氮肥、染料。下列关于硝酸的认识正确的是(　　) A．等质量的铜分别与足量的浓硝酸和稀硝酸反应，转移电子数不同 B．久置的浓硝酸呈黄色，体现了浓硝酸的不稳定性 C．检验久置于空气中的亚硫酸钠溶液是否变质，可以先加硝酸溶液，再加氯化钡溶液 D．工业制硝酸的原理：空气NO硝酸→尾气处理 解析：B　等质量的铜分别与足量的浓硝酸和稀硝酸反应，铜被氧化为硝酸铜，转移电子数相同，A错误；亚硫酸钠能被硝酸氧化为硫酸钠，检验久置于空气中的亚硫酸钠溶液是否变质，应该先加盐酸，再加氯化钡溶液，若生成白色沉淀，证明亚硫酸钠已变质，C错误；工业制硝酸的原理：氨气NO→NO2硝酸→尾气处理，D错误。 5．(2025·江西省赣州市模拟)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：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：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，溶液中出现白色沉淀为硫酸钡，故A正确；左侧浓硝酸与铜反应生成NO2，NO2与SO2反应生成SO3，NO2的氧化性强于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。 6．下列装置或操作不能达到相应实验目的的是(　　) A B C D 生成NO2 收集 NO2 吸收NO2 尾气 使NO2充分 转化为HNO3 解析：B　浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、水和NO2，A正确；NO2的密度比空气大，应用向上排空气法收集，即导气管应长进短出，B错误；NO2可以和NaOH溶液反应得到可溶性盐，所以可以用NaOH溶液处理尾气，C正确；试管中发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可以使NO2充分转化为HNO3，D正确。 7．由N2制备HNO3的工艺流程如图所示(反应条件及部分反应物已略去)，下列说法正确的是(　　) N2NH3NONO2HNO3 A．①中N2发生氧化反应 B．②需要加入还原剂才能实现 C．46 g NO2与足量水反应，转移 mol e－ D．常温下，Al在稀HNO3中钝化 解析：C　由转化关系可知，①中氮元素化合价降低被还原，发生还原反应，A错误；②中氮元素化合价升高被氧化，需要加入氧化剂才能实现，B错误；④中发生的反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则46 g二氧化氮与足量水反应，转移电子物质的量为 mol，C正确；常温下，Al在浓硝酸中发生钝化，D错误。 8．(2025·沧州东光三县联考)如图所示，在注射器里吸入20 mL NO，然后吸入5 mL水。若再吸入6 mL O2，夹住弹簧夹，直到内外大气压相同，观察整个过程。下列叙述正确的是(　　) A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色 B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动 C．最终剩余气体体积约为14 mL D．所得硝酸溶液的浓度约为0.07 mol·L-1 解析：A　NO遇氧气生成NO2，NO2为红棕色气体，NO2溶于水生成NO，气体由红棕色变为无色，A正确；4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，该反应消耗掉全部的氧气和部分NO，注射器内气体被消耗，压强减小，活塞缓缓向左移动，B错误；由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知O2完全反应，NO有剩余，剩余体积约为20 mL－8 mL＝12 mL，C错误；未说明气体所处状态，无法根据其体积计算其物质的量，故无法计算出生成硝酸的浓度，D错误。 9．(2025·河北保定模拟)利用如图装置探究铜和浓硝酸的反应，反应后溶液呈绿色{浓硝酸产生的NO2在溶液中达到饱和后呈黄色，[Cu(H2O)4]2+呈蓝色，两者混合后呈绿色}；取少量该绿色溶液①，向其中加入少量水后，溶液变为蓝色溶液②。下列有关说法错误的是(　　) 已知：在CuCl2溶液中存在平衡[Cu(H2O)4]2+＋4Cl－⥫⥬[CuCl4]2-＋4H2O。 A．加水稀释绿色溶液①，溶液中c(NO2)降低 B．浓硝酸与铜的反应中体现强氧化性的硝酸占该反应消耗的硝酸总量的50% C．若向蓝色溶液②中加入NaCl(s)后溶液变为绿色，则[CuCl4]2-可能呈黄色 D．若平衡[Cu(H2O)4]2+＋4Cl－⥫⥬[CuCl4]2-＋4H2O　ΔH>0，加热CuCl2溶液，蓝色加深 解析：D　加水稀释绿色溶液①，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，溶液中c(NO2)降低，A正确；Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑，硝酸体现强氧化性和酸性，体现强氧化性的硝酸占该反应消耗的硝酸总量的50%，B正确；蓝色溶液含[Cu(H2O)4]2+，加入NaCl(s)，增大了c(Cl－)，则[Cu(H2O)4]2+＋4Cl－⥫⥬[CuCl4]2-＋4H2O，平衡正向移动，溶液变为绿色，则[CuCl4]2-可能呈黄色，和[Cu(H2O)4]2+混合后呈绿色，C正确；若平衡[Cu(H2O)4]2+＋4Cl－⥫⥬[CuCl4]2-＋4H2O　ΔH>0，加热CuCl2溶液，平衡向右移动，[CuCl4]2-浓度增大，溶液蓝色变浅，D错误。 10．(2025·重庆市名校联盟高三联考)向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸1 L，固体物质完全反应，得到8.96 L NO和NO2的混合气体(气体摩尔体积以22.4 L·mol-1计算)及Cu(NO3)2，在所得溶液中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。下列有关说法正确的是(　　) ①Cu与Cu2O的物质的量之比为1∶2 ②硝酸的物质的量浓度为2.8 mol·L-1 ③Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol ④产生的NO标准状况下体积为2.24 L ⑤原混合物中Cu的质量分数为52.9% A．①⑤ B．②④ C．③④ D．②③ 解析：C　由题意知，氢氧化铜的质量为39.2 g，其物质的量为n＝＝0.4 mol，设铜、氧化亚铜的物质的量分别为x mol、y mol，则x＋2y＝0.4，64x＋144y＝27.2，解得x＝0.2，y＝0.1，即原固体混合物中Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1，①错误；②根据N元素守恒可知原硝酸溶液中n(HNO3)＝n(NOx)＋n(NaNO3)＝＋1.0 mol·L-1×1.0 L＝1.4 mol，其物质的量浓度为c＝＝1.4 mol·L-1，②错误；③n(NaOH)＝1 mol，生成0.4 mol的硝酸铜消耗了0.8 mol的氢氧化钠，另外0.2 mol氢氧化钠中和了硝酸，Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol，③正确；④设两种气体的物质的量分别为n(NO)和n(NO2)，则n(NO)＋n(NO2)＝0.4 mol，由电子守恒得3n(NO)＋n(NO2)＝0.2 mol×2＋0.1 mol×2，联立方程解得n(NO)＝0.1 mol，n(NO2)＝0.3 mol，所以产生的NO体积为V(NO)＝0.1 mol×22.4 L·mol-1＝2.24 L，④正确；⑤原混合物中m(Cu)＝0.2 mol×64 g·mol-1＝12.8 g，则原混合物中Cu的质量分数为×100%≈47.1%，⑤错误。 二、非选择题 11．(15分)(2025·江西上饶模拟)为了证明铁与稀硝酸反应产生一氧化氮，某校兴趣小组设计了一个实验，其装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；F为一个空的蒸馏烧瓶；E是用于鼓入空气的双连打气球。 回答下列问题： (1)装置A采用了可以抽动的铁丝来代替传统的固液发生装置，其优点是_________________________________________________________________。 (2)实验时，先将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体，目的是_________________，一段时间后，当看到________________________(填现象)时，将B装置上提，使之与稀硝酸分离。 (3)将A中铁丝放入稀硝酸中，装置A中产生________(填“无色”或“红棕色”)气体，用E向F中鼓入空气，烧瓶F内发生反应的化学方程式为__________________。 (4)若反应后向A中溶液滴加KSCN溶液，溶液不变红色，则铁丝与稀硝酸反应的化学方程式为______________________________________________。 (5)反应结束后，再将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体，目的是_______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 解析：(1)装置A中铁丝向下移动时，铁丝和稀硝酸接触反应生成一氧化氮，向上移动时，铁丝脱离稀硝酸，反应会停止，与传统的固液发生装置相比，该设计的优点是便于控制铁丝和稀硝酸反应的开始和结束。(2)实验时，先将B装置下移，利用碳酸钙与稀硝酸接触反应生成的二氧化碳气体排尽装置中的空气，防止NO与氧气反应，当装置C中盛有的澄清石灰水变浑浊后，将B装置上提，使之与稀硝酸分离。(3)将铁丝下移，和稀硝酸接触反应生成无色气体，用E向F中鼓入空气，装置F中无色气体遇见氧气变为红棕色说明无色气体为NO，F内发生的反应为2NO＋O2===2NO2。(4)由题意可知，铁和稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水，反应的离子方程式为8H＋＋＋3Fe===3Fe2+＋2NO↑＋4H2O。(5)氮氧化物会污染空气，所以反应结束后，再将B装置下移，利用碳酸钙与稀硝酸接触产生的CO2气体将装置中的氮氧化物排入D装置中被氢氧化钠溶液全部吸收，防止污染空气。 答案：(1)便于控制反应开始和结束　(2)排尽装置中的空气，防止O2干扰NO的检验　C中澄清石灰水变浑浊　(3)无色　2NO＋O2===2NO2　(4)8H＋＋＋3Fe===3Fe2+＋2NO↑＋4H2O　(5)将装置内的氮氧化物排入D中全部吸收，防止污染空气 12．(15分)(2025·安徽合肥高三联考)实验室常用NaOH溶液吸收NO2尾气，探究其适宜条件原理。20 ℃时，将4 mL不同浓度NaOH溶液一次性推入40 mL NO2中，观察现象。 编号 c(NaOH) 现象 甲 2 mol·L-1 活塞自动内移，最终剩余约7 mL无色气体 乙 6 mol·L-1 活塞自动内移，最终气体全部被吸收 (1)NaOH溶液吸收NO2时生成两种钠盐，分别为NaNO2和________。 (2)检验甲中剩余气体的方法：排出大注射器中的溶液，拔下导管，吸入少量空气，气体变为红棕色。用化学方程式表示检验的反应原理是_____________________________________________。 (3)某同学推测甲中产生无色气体的原因：局部OH－浓度过低，导致部分NO2与水反应。通过实验证明其成立：用与甲相同的装置、试剂和条件，将NO2缓慢推入NaOH溶液中，____________________________(补全实验现象)。 (4)进一步探究NO2与水或碱反应时还原产物价态不同的原理。 【查阅资料】 ⅰ.NO2遇水时发生反应：a.2NO2＋H2O===H＋＋＋HNO2 b．2HNO2===NO↑＋NO2↑＋H2O； ⅱ.酸性条件下，HNO2或可与对氨基苯磺酸发生不可逆反应，所得产物遇萘乙二胺变红，且原溶液中[c(HNO2)＋c()]越大，红色越深。 【实验】 将2 mL NO2推入5 mL下列试剂中，随即取出0.1 mL溶液，滴加到等量对氨基苯磺酸溶液(盐酸酸化)中，再加入等量萘乙二胺溶液，加水定容到相同体积，对比溶液颜色。 编号 试剂 溶液颜色 丙 水 溶液均呈红色，丁与戊颜色几乎相同，丙的颜色更浅 丁 6 mol·L-1 NaOH溶液 戊 酸性对氨基苯磺酸溶液 ①通过实验________(填编号)对比，说明NO2遇水时发生了反应a和b。 ②从化学反应速率的角度分析，NO2与水或碱反应时还原产物价态不同的原因是_______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (5)若用0 ℃的NaOH溶液重复实验甲，最终剩余约3 mL(20 ℃)无色气体。 综上，用NaOH溶液吸收NO2尾气，适宜的条件是___________________(写出两点即可)。 解析：(1)NaOH溶液吸收NO2时，所发生的化学反应为：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，生成两种钠盐分别为NaNO3和NaNO2。(2)吸入少量空气，气体变为红棕色，根据守恒规律不难得出生成了NO2，化学方程式表示检验的反应原理为2NO＋O2===2NO2。(3)NO2是红棕色气体，甲中产生无色气体则为NO，要验证局部OH－浓度过低，导致部分NO2与水反应而产生了NO，当缓慢推入NO2后，最终剩余气体小于7 mL，则说明可能是该原因导致。(4)①丙中试剂为水，戊中试剂为酸性对氨基苯碘酸溶液，实验后溶液均呈红色，说明NO2遇水时发生了反应a，丙的颜色更浅，结合已知ⅱ知丙中部分HNO2分解，说明发生了反应b。②丁和戊的颜色几乎相同，说明丁和戊中[c(HNO2)＋c()]相同，而丙中部分HNO2分解，但溶液也呈红色，说明HNO2与碱中和的反应速率大于其分解速率，因此NO2与水或碱反应时还原产物价态不同。(5)用0 ℃的NaOH溶液重复实验甲，最终剩余约3 mL无色气体，可知低温是适宜条件，而实验乙中最终气体全部被吸收，可知NaOH浓度越大则吸收更充分。 答案：(1)NaNO3　(2)2NO＋O2===2NO2 (3)最终剩余气体小于7 mL　(4)①丙和戊 ②HNO2与碱中和的反应速率大于其分解速率　(5)低温、浓碱、控制流速、增大气液接触面积(任写两点) 学科网（北京）股份有限公司 $