第3章 第3节 第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书Word（鲁科版 双选）

本讲义聚焦硝酸的性质及人类活动对氮循环的影响，先通过实验探究硝酸的物理性质（易挥发等）和化学性质（强氧化性、钝化等），结合氧化还原反应分析浓稀硝酸与金属反应差异，再延伸至氮循环中人类活动的影响（氮氧化物污染、水体富营养化）及防治措施，构建性质-应用-环境影响的学习支架。 资料以实验为核心驱动，如铜与浓稀硝酸反应现象对比实验，培养科学探究与实践能力，通过“微自测”和环境问题分析题，强化化学观念（性质决定用途与转化）和科学态度与责任（污染防治意识）。课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第3课时　硝酸　人类活动对氮循环和环境的影响 [课程标准]　1.能列举、描述、辨识硝酸的重要物理性质、化学性质及实验现象。　2.能从氧化还原反应的角度分析浓、稀硝酸的强氧化性。　3.了解通过化学反应可以探索硝酸性质、实现物质转化。　4.了解硝酸对人类发展的贡献，了解人类活动对氮循环和环境的影响。 知识点一　硝酸 1．硝酸的性质 [实验探究] 实验装置及操作 实验现象 实验结论 瓶口产生白雾，闻到刺激性气味 硝酸易挥发，有刺激性气味 将稀硝酸注入试管中，Cu和稀硝酸缓慢反应，产生无色气体，在试管口变为红棕色，溶液变蓝 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体 学生用书↓第113页 反应剧烈，有红棕色气体产生，溶液变为蓝绿色 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2气体 无明显现象 发生钝化 (1)硝酸的物理性质 颜色 状态 气味 密度 特性 无色 液体 刺激性 ρ(HNO3)>ρ(H2O) 易挥发 (2)化学性质 2．硝酸用途及保存方法 (1)用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等，是实验室里重要的化学试剂。 (2)保存：硝酸一般保存在棕色试剂瓶里，并放置在阴凉处。 【微自测】　判断正误 1．常温下，浓硝酸可以使铁和铝发生钝化而不反应。(　　) 2．浓硝酸易挥发，因此打开浓硝酸的瓶口会出现大量白雾。(　　) 3．实验室中可以用锌与稀硝酸反应制取氢气。(　　) 4．浓硝酸氧化性很强，常温下就可以和碳发生反应。(　　) 5．在铜和浓硝酸反应中，硝酸只表现出强氧化性，没有表现出酸性。(　　) 6．久置的浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成NO2的缘故。(　　) 答案：1.×　2.√　3.×　4.×　5.×　6.√ 1．《本草纲目拾遗》中记载：“(硝酸)西洋人所造，性最猛，能蚀五金”。王怡堂先生云：“其水至强，五金八石皆能穿滴，惟玻璃可盛”。上述描述体现了硝酸的哪些性质呢？ 提示：酸性和强氧化性。 2．实验室一般将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。如果将浓硝酸取出，发现浓硝酸呈黄色。这是为什么呢？ 提示：浓硝酸见光易分解，所以保存在棕色试剂瓶中。浓硝酸见光分解会生成二氧化氮，溶于浓硝酸呈黄色。 3．浓硝酸、稀硝酸与Cu反应产物分别为NO2、NO，反应中稀硝酸化合价降低较多，说明稀硝酸氧化性比浓硝酸强，对吗？ 提示：不对。浓硝酸氧化性比稀硝酸强，与Cu反应时浓HNO3反应更剧烈。 4．铜投入到稀硫酸中不会溶解，再向溶液中投入KNO3固体，铜会不会溶解？为什么？ 提示：会溶解。由离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，只要溶液中同时有H＋和NO，铜就会发生反应而溶解。 学生用书↓第114页 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、NH等。 ③不活泼金属与硝酸反应的模板为 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 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 硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO等均能被HNO3氧化。 (4)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。归纳总结 1．下列关于硝酸的叙述正确的是(　　) A．NO2溶于水生成硝酸，所以NO2是酸性氧化物 B．硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气 C．浓硝酸见光或受热易分解，必须保存在棕色瓶中 D．硝酸与铜的反应只表现出氧化性 C　[A.NO2属于不成盐氧化物，A错误；B.硝酸属于强氧化性的酸，与金属反应会生成氮的氧化物，B错误；C.浓硝酸见光或受热易分解，必须保存在棕色瓶中，C正确；D.硝酸与铜反应表现出氧化性和酸性，D错误；答案选C。] 2．常温下，在FeCl2溶液中滴加少量稀硝酸，溶液变为浅黄色。下列有关推断错误的是(　　) A．Fe3＋、Cl－、NO能大量共存 B．在上述浅黄色溶液中滴加少量KMnO4溶液，紫红色褪去，证明Fe2＋有剩余 C．在上述浅黄色溶液中滴加少量KSCN溶液，溶液为红色 D．在溶液中滴加稀硝酸反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑ B　[A.Fe3＋、Cl－、NO互不反应，能大量共存，故A正确；B.在上述浅黄色溶液中滴加少量KMnO4溶液，紫红色褪去，可能是高锰酸钾和氯离子在酸性条件下反应而褪色，因此不能证明Fe2＋有剩余，故B错误； C．在上述浅黄色溶液中含有Fe3＋，滴加少量KSCN溶液，溶液为红色，生成了硫氰化铁，故C正确；D.在溶液中滴加稀硝酸，亚铁离子变为铁离子，硝酸根被还原为NO，反应的离子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑，故D正确。答案为B。] 3．对于反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，以下叙述正确的是(　　) A．生成1 mol NO气体转移的电子数为3NA B．氧化剂和还原剂的物质的量之比为8∶3 C．被还原的HNO3和起酸性作用的HNO3的物质的量之比为2∶3 D．该反应中Cu(NO3)2为氧化产物，H2O为还原产物 A　[A.反应中Cu元素化合价由0价变为＋2价，由电子守恒可知，该反应中生成2分子一氧化氮转移电子数为：3×(2－0)＝6，则生成1 mol NO气体转移的电子数为3NA，故A正确； B．3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O中，Cu元素化合价由0价变为＋2价，N元素化合价由＋5价变为＋2价，所以铜作还原剂，硝酸作氧化剂，参加反应的硝酸中有被还原，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶3，故B错误；C.反应中参加反应的硝酸中有被还原，所以被还原的HNO3和起酸性作用的HNO3的物质的量的比为2∶(8－2)＝1∶3，故C错误；D.该反应中，铜作还原剂，则硝酸铜是氧化产物，部分硝酸作氧化剂，所以NO是还原产物，故D错误；故选A。] 知识点二　人类活动对氮循环和环境的影响 1．人类活动对自然界氮循环的影响 (1)人类的固氮活动使活化氮的量大大增加。 (2)汽车数量的迅速增加，使汽车排放到大气中的氮氧化物逐渐增加。 2．人类活动对环境的影响 (1)大气污染物——氮氧化物 ①大气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。 学生用书↓第115页 ②汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化物被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下发生反应，形成有毒的光化学烟雾。 ③氮氧化物与降水反应生成硝酸和亚硝酸，形成酸雨。 (2)水体富营养化 当进入水体的氮的含量增大时，会造成水体的富营养化，导致藻类“疯长”并迅速地覆盖在水面上。水体中的氮元素主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。 3．减少人类活动对氮循环和环境影响的措施 【微自测】　判断正误 1．“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的。(　　) 2．氮氧化物也可以形成酸雨。(　　) 3．水体中氮元素含量增大，会促进水中植物生长，因此水体富营养化是有利的。(　　) 4．汽车尾气中的氮氧化物和碳氢化合物是造成光化学烟雾的元凶。(　　) 5．植物秸秆的焚烧产生的氮氧化物也参与了氮的循环。(　　) 答案：1.×　2.√　3.×　4.√　5.√ 1．处理废弃物、治理污染源、深埋有毒物、杜绝污染源四种措施中，哪个最符合“绿色化学”理念？ 提示：杜绝污染源。 2．设计一种符合绿色思想的硝酸铜的制备方法，写出化学方程式。 提示：用氧化铜与稀硝酸反应，CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O。 1．下列关于硝酸和酸雨的说法，错误的是(　　) A．硝酸与金属反应时，浓度不同，生成的还原产物不同 B．浓硝酸与铁或铝发生钝化现象，不发生反应；稀硝酸与铁或铝能反应 C．酸雨主要与硫的氧化物、氮的氧化物有关 D．硫的氧化物主要来自于化石燃料的燃烧，氮的氧化物主要来自于机动车尾气 B　[A.硝酸与金属(如Cu)反应时，浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO，还原产物不同，A正确；B.常温下，铁、铝在浓硝酸中钝化，是由于浓硝酸氧化了铁、铝，生成了一层致密的氧化薄膜，因此钝化是化学反应，B错误；C.形成酸雨的主要物质是SO2、NO2、NO等氮硫氧化物，C正确；D.化石燃料中煤的燃烧产生的废气主要是硫的氧化物，机动车尾气中主要为氮的氧化物，D正确；答案选B。] 2．下列与氮的循环无关的生态环境问题是(　　) A．光化学烟雾　 B．白色污染 C．水体富营养化 D．酸雨 B　[氮氧化物和碳氢化合物会产生光化学烟雾，氮、磷元素大量进入水中造成水体富营养化，氮氧化物和硫的氧化物会形成酸雨，故A、C、D三项都与氮的循环有关；白色污染是指废弃塑料造成的污染，与氮的循环无关。] 3．下列说法符合绿色化学思想的是(　　) A．对工业生产硝酸产生的废气、废水进行严格处理 B．开发利用仿生固氮技术以减少氮肥使用 C．验证硝酸的强氧化性时在通风橱内进行实验 D．建设“花园式工厂” B　[A项，对废气、废水严格处理是补救措施，没有从源头上减少污染；B项，利用仿生固氮技术能减少氮肥使用，从源头上减少了污染物的排放；C项，在通风橱内进行实验并不能减轻对大气的污染；D项，“花园式工厂”也只是对环境的美化，没有从源头上减少污染。] 学生用书↓第116页 1．下列物质没有强氧化性的是(　　) A．王水：硝酸和盐酸 B．鼻冲水：氨水 C．硇水：硝酸 D．坏水：浓硫酸 B　[A.王水：硝酸和盐酸，硝酸有强氧化性，A错误；B.氨水没有强氧化性 ，B正确；C.硝酸有强氧化性，C错误；D.浓硫酸有强氧化性，D错误；故选B。] 2．关于硝酸的说法正确的是(　　) A．硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮得电子 B．浓HNO3与浓HCl按3∶1的体积比所得的混合物叫王水 C．硝酸电离出的H＋，能被Zn、Fe等金属还原成H2 D．浓硝酸保存在透明试剂瓶中 A　[A.硝酸的强氧化性主要体现在＋5价氮的得电子能力，故A正确；B.浓HNO3与浓HCl按1∶3的体积比所得的混合物叫王水，故B错误；C.硝酸与金属单质反应不能生成氢气，故C错误；D.硝酸见光易分解，所以浓硝酸应该保存在棕色细口瓶中，故D错误；故选A。] 3．研究氮及其化合物的性质具有极为重要的意义。 (1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：____________________________ __________________________________________。 (2)在含Cu＋的酶的活化中，亚硝酸根(NO)离子可转化为NO，写出Cu＋和亚硝酸根离子在酸性溶液中反应的离子方程式：___________________________________________________ _________________。 (3)将38.4 g铜与150 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11.2 L，请回答： ①NO2的体积为________L。 ②若铜与硝酸刚好反应完全，则原硝酸溶液的浓度约为________mol·L－1。 解析：(1)NO2和水反应转化为HNO3的化学方程式：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(2)Cu＋和亚硝酸根离子在酸性溶液中反应，亚硝酸根离子(NO)可转化为NO，Cu＋被氧化为铜离子，离子方程式为Cu＋＋NO＋2H＋===Cu2＋＋NO↑＋H2O。(3)将38.4 g铜与150 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11.2 L。①设NO的物质的量为x、NO2的物质的量为y；根据元素守恒x＋y＝＝0.5 mol，根据得失电子守恒3x＋y＝×2＝1.2 mol，解得x＝0.35 mol，y＝0.15 mol，NO2的体积为3.36 L。②表现酸性的硝酸的物质的量为×2 mol，表现氧化性的硝酸的物质的量为 mol，原硝酸溶液的浓度为 mol·L－1≈11.3 mol·L－1。 答案：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)Cu＋＋NO＋2H＋===Cu2＋＋NO↑＋H2O (3)①3.36　②11.3 课时精练(二十三)　硝酸　人类活动对氮循环和环境的影响 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础对点练] 题组一　人类活动对氮循环和环境的影响 1．下列有关环境保护的说法错误的是(　　) A．雾霾天气、光化学烟雾的形成都与汽车排放的不合格尾气有关 B．推广使用天然气和液化石油气代替传统能源，可提高空气质量 C．大力实施矿物燃料“脱硫、脱硝技术”，可以减少硫的氧化物和氮的氧化物对环境的污染 D．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放 D　[氮的氧化物能引起雾霾天气、光化学烟雾，两者都与汽车排放的不合格尾气有关，故A正确；天然气的主要成分是甲烷，液化石油气的成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等，燃烧产物为CO2和H2O ，对环境无污染，故B正确；二氧化硫和氮氧化物都是有毒物质，矿物中含有氮、硫元素，如果矿物进行“脱硫、脱硝技术”，能减少二氧化硫和氮氧化物的排放，从而减少硫的氧化物和氮的氧化物对环境的污染，故C正确；煤燃烧可生成二氧化硫和二氧化碳等产物，加入的CaO可与SO2反应生成CaSO3，进一步被氧气氧化为CaSO4，从而减少SO2的排放量，减少酸雨的形成，但CaO与CO2反应生成的CaCO3在高温下又会分解为CaO和CO2，故不能吸收CO2，不能减少温室气体的排放，故D错误。] 2．下列有关环境问题的说法中，正确的是(　　) A．煤、石油等化石燃料的燃烧过程中排放的废气是形成酸雨的主要原因，酸雨指的是pH小于7的雨水 B．CO2、SO2和NO2溶于水形成的溶液均显酸性，故这三种气体均可造成酸雨 C．在煤中添加适量的生石灰可减少燃烧过程中含硫化合物的排放，从而减少污染 D．氮和硫的氧化物都是引起化学烟雾的污染源 C　[A.酸雨指的是pH小于5.6的雨水，A项错误；B.CO2导致温室效应，不会造成酸雨，B项错误；C.在煤中添加适量的生石灰，产生的二氧化硫会与其结合，可减少燃烧过程中含硫化合物的排放，从而减少污染，C项正确；D.氮的氧化物是引起化学烟雾的污染源，D项错误；答案选C。] 3．消除氮氧化物的3种方法： ①4NO2＋O2＋4Na2CO3＋2H2O===4NaHCO3＋4NaNO3 ②6NO＋4NH35N2＋6H2O ③2NO＋2CO2CO2＋N2 下列说法不正确的是(　　) A．氮氧化物会造成酸雨等污染 B．①是利用Na2CO3的碱性和氧化性消除NO2 C．②③的目的是将化合态的氮元素转化为N2 D．②③使用催化剂，能加快消除氮氧化物的速率 B　[A.氮氧化物与O2及H2O反应会产生HNO3，因而会造成酸雨等污染，A正确；B.①反应是利用Na2CO3的碱性消除NO2造成的污染，B错误；C.根据反应方程式可知反应②③的目的是将化合态的氮元素转化为N2，从而消除NO对环境造成的污染，C正确；D.②③使用催化剂可以加快消除氮氧化物的速率，D正确；故符合题意选项是B。] 题组二　 硝酸的性质及用途 4．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性质不对应的一组是(　　) 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．硝酸能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性 D　[A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红，表现出酸性；后褪色，表现出强氧化性，正确。B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气，因为硝酸具有强氧化性，被锌还原生成氮氧化物等，而不生成氢气，正确。C.要用棕色瓶盛装浓硝酸，因为浓硝酸具有光的不稳定性，正确。D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去，可能是硝酸表现出强氧化性，将酚酞氧化而褪色；也可能是硝酸表现出酸性，中和了氢氧化钠的碱性，酚酞在中性溶液中呈无色，错误。] 5．下列离子方程式正确的是(　　) A．Zn与稀硝酸反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ B．Fe与过量稀硝酸反应：3Fe＋8H＋＋2NO ===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O C．过量铁粉与稀硝酸反应：Fe＋4H＋＋NO ===Fe3＋＋NO↑＋2H2O D．Cu与稀硝酸反应：3Cu＋8H＋＋2NO ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D　[A项，不产生H2；B项，应生成Fe3＋；C项，应生成Fe2＋。] 6．对下列事实的解释错误的是(　　) A．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸的不稳定性 B．常温下，铝制品可盛放浓硝酸，说明浓硝酸与铝不反应 C．蓝色石蕊试纸上滴入浓硝酸，试纸先变红再褪色，说明浓硝酸有酸性和强氧化性 D．从氨气喷泉实验可知氨气易溶于水且其水溶液显碱性 B　[A.浓硝酸具有不稳定性，浓硝酸在光照或受热条件下会分解产生红棕色NO2气体，该气体溶解在硝酸中，使溶液颜色变黄，A正确；B.浓硝酸具有强氧化性，常温下浓硝酸遇金属铝时，会将金属铝表面氧化产生一层致密的氧化物保护膜，阻止金属的进一步氧化，即发生钝化现象，故铝制品可盛放浓硝酸，这恰好说明浓硝酸具有强氧化性，而不是不与铝不反应，B错误；C.蓝色石蕊试纸上滴入浓硝酸，试纸先变红是浓硝酸具有酸性，再褪色，是由于浓硝酸具有强氧化性，将红色物质氧化为无色，故可以说明浓硝酸有酸性和强氧化性，C正确；D.NH3极易溶于水，导致烧瓶中气体压强减小，烧杯中的水在外界大气压作用下被压入烧瓶，从而形成喷泉实验，NH3与水反应产生的NH3·H2O电离产生OH－，使溶液显碱性，故滴有酚酞的水变为红色而形成红色喷泉，故从氨气喷泉实验可知氨气易溶于水且其水溶液显碱性，D正确；故符合题意选项是B。] 7．已知3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是(　　) A．Cu做还原剂，HNO3做氧化剂 B．HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性 C．每生成22.4 L(标准状况)NO有3 mol电子转移 D．如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NO D　[根据反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3C失3×2e－u(NO3)2＋2N得2×3e－O↑＋4H2O知，A正确；HNO3在该反应中既表现酸性又表现氧化性，B正确；根据双线桥分析，该反应每生成2 mol NO转移6 mol电子，C正确；HNO3被还原生成NO，若有8 mol HNO3被还原，则生成8 mol NO，D错误。] 题组三　有关硝酸的计算及实验探究 8．下述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了反应 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 D　[①中浓HNO3受热分解，发生反应4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气体，故A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”不能说明②中木炭与浓硝酸发生了反应，故B正确；根据①和②，浓硝酸反应产生红棕色NO2时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时，N元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故C正确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故D错误。] 9．将2.56 g铜粉加入100 mL 0.4 mol·L－1的稀HNO3溶液中，加热充分反应后再加入100 mL 0.2 mol·L－1的H2SO4溶液，继续加热，待充分反应后，所得溶液中Cu2＋的物质的量浓度是(忽略溶液体积变化)(　　) A．0.15 mol·L－1 B．0.2 mol·L－1 C．0.075 mol·L－1 D．0.45 mol·L－1 A　[2.56 g铜粉的物质的量为＝0.04 mol，NO的物质的量为0.1 L×0.4 mol/L＝0.04 mol，H＋的物质的量为0.1 L×0.4 mol/L＋0.1 L×0.2 mol/L×2＝0.08 mol，该反应的离子方程式为：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，由离子方程式可知，H＋完全反应，铜和硝酸根过量，具体有 8H＋　～　3Cu2＋ 8 3 0．08 mol n 解得Cu2＋的物质的量n＝＝0.03 mol，所得溶液中Cu2＋的物质的量浓度为c＝＝＝0.15 mol/L，答案选A。] 10．某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行试验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。 可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳 已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 (1)装置①中发生反应的化学方程式是________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________。 (2)装置②中盛放的是蒸馏水，其中发生反应的化学方程式是_______________________ _____________；氧化剂与还原剂的物质的量之比为________ 。 (3)实验应避免有害气体排放到空气中，装置③、④、⑥中盛放的药品依次是________、________、________ 。 (4)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后，向装置中通入N2一段时间，此操作的目的是________。 (5)该小组得出的结论依据的实验现象是________。　 解析：(1)铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应的化学方程式是Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； (2)装置②中盛放蒸馏水，使二氧化氮与水反应生成一氧化氮，反应的化学方程式是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；该反应中NO2既是氧化剂，又是还原剂，元素化合价降低(生成NO)被还原，作氧化剂，元素化合价升高(生成HNO3)被氧化，作还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2； (3)根据装置特点和实验目的，因为要验证稀硝酸不能氧化NO，所以装置③中应盛放稀硝酸；装置⑤是收集NO，装置④中应该盛放浓硝酸，达到验证浓硝酸能氧化NO的目的，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2防止污染大气；(4)装置中残存的空气能氧化NO，对实验产生干扰，所以滴加浓硝酸之前需通入一段时间N2，排出装置中的空气，避免氧气把一氧化氮氧化，影响对硝酸氧化性强弱的判断；(5)NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀硝酸不能氧化NO，所以盛放稀硝酸装置的液面上方没有颜色变化即可说明。装置④中盛放的是浓硝酸，若浓硝酸能氧化NO，则装置④液面的上方会产生红棕色气体。 答案：(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　1∶2 (3)3 mol/L稀硝酸　浓硝酸　氢氧化钠溶液 (4)排出装置中的空气，避免氧气把一氧化氮氧化，影响对硝酸氧化性强弱的判断 (5)③中洗气瓶内液面上方无明显现象，④中洗气瓶内液面上方有红棕色气体生成 [能力提升练] 11．研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价—物质类别关系图如下，图中a、b、c和d分别代表一种含氮化合物。 下列说法中正确的是(　　) A．a催化氧化可以生成b B．从化合价角度分析，a与b能发生氧化还原反应 C．从物质类别角度分析，d可以和a、b、c发生反应 D．d→a→b→c转化过程中物质类别和化合价均发生变化 B　[由图可知，a、b、c、d分别为NH3、NO2、HNO3、NH3·H2O；由图可知，a、b分别为NH3、NO2，氨气催化氧化生成一氧化氮不是二氧化氮，A错误；a、b中氮元素化合价分别为－3、＋4，氮元素存在中间价态，能发生氧化还原反应，B正确；c为NH3·H2O，为碱可以与NO2、HNO3反应但不能与NH3反应，C错误；d为碱是一水合氨，一水合氨生成氨气过程中各元素化合价没有发生改变，D错误；故选B。] 12．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　) 选项 实验操作 现象 解释或结论 A 过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋ B 常温下，Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中 无明显现象 Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化 C Al箔插入稀HNO3中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜 D 用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上 试纸变蓝色 浓HNO3具有酸性 B　[稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成Fe3＋，过量铁粉将Fe3＋还原，最终得到Fe2＋，滴入KSCN溶液不显红色，A项错误；常温下，Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化，生成致密的氧化物保护膜阻止了反应进行，B项正确；Al箔能与稀HNO3反应放出气体，C项错误；用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上，试纸褪色，体现浓HNO3的强氧化性，D项错误。] 13．将12.8 g Cu投入50 mL某浓度的浓HNO3中，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu全部溶解时，硝酸恰好完全消耗，共收集到气体3.36 L(标准状况)。下列分析正确的是(　　) A．参加反应的硝酸的物质的量为0.15 mol B．气体为NO和NO2的混合气，二者体积比1∶5 C．生成的溶液中滴加1 mol/L的NaOH溶液使Cu2＋完全沉淀，至少需要55 mL NaOH溶液 D．将生成的气体和一定量的氧气混合，然后倒扣在水中，若试管中最后充满液体，则通入氧气的质量3.2 g D　[A.收集到的气体为NO、NO2，其物质的量为＝0.15 mol，Cu物质的量为＝0.2 mol，Cu反应后生成Cu(NO3)2，结合氮元素守恒，参加反应的硝酸的物质的量为0.15 mol＋0.2 mol×2＝0.55 mol，故A错误；B.Cu物质的量为＝0.2 mol，故Cu失去电子为0.2 mol×2＝0.4 mol，设NO2和NO的物质的量分别为x mol、y mol，根据电子转移守恒，则有x＋3y＝0.4、x＋y＝0.15，解得x＝0.025，y＝0.125，则混合气体中NO和NO2的体积比为0.125 mol∶0.025 mol＝5∶1，故B错误；C.根据Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓，至少需要＝0.4 L＝400 mL NaOH溶液，故C错误；D.NO、NO2和O2反应最终生成HNO3，结合B选项，根据得失电子守恒，O2得到的电子数等于铜失去的电子数，则需要氧气质量为×32 g/mol＝3.2 g，故D正确；故选D。] 14．如图是用浓硝酸、铜片、蒸馏水等试剂探究浓、稀硝酸的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，用排水法收集产生的气体。 (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，需紧接进行的简便、合理的实验操作是 ________________________________________________________________________。 (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.实验反思 (5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应，再进行铜与稀硝酸反应的实验，其好处是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅳ.问题讨论 用等质量的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。对此有两种说法： ①两者颜色不同的原因是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。 (6)你认为上述说法________(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：_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：Ⅰ.铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓) ===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，实验中具支试管中溶液变蓝，且有红棕色气体产生。 Ⅱ～Ⅲ.向分液漏斗中加蒸馏水将浓硝酸稀释后，可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验，这样可以利用Cu与浓硝酸反应产生的NO2将具支试管中的空气排出，有利于观察铜与稀硝酸反应的产物。 Ⅳ.由于硝酸均过量，铜的质量相同，溶液的体积相同，所以铜无论是与稀硝酸反应，还是与浓硝酸反应，生成的Cu2＋的浓度是相同的，说法①是不合理的。可通过向蓝色溶液中通入NO2看溶液是否变绿，或加热绿色溶液看是否有红棕色气体产生来证明。 答案：Ⅰ.(1)Cu＋4HNO3(浓) ===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)铜片逐渐溶解，溶液变蓝，放出红棕色气体 Ⅱ.(3)往分液漏斗中加蒸馏水稀释浓硝酸，打开活塞，滴入稀硝酸 (4)C Ⅲ.(5)利用Cu与浓硝酸反应生成的NO2将具支试管中的空气排出，有利于观察Cu与稀硝酸的反应产物 Ⅳ.(6)②　往蓝色溶液中通入NO2，溶液变成绿色(或加热绿色溶液，有红棕色气体产生，溶液变成蓝色) 学科网（北京）股份有限公司 $