第二单元 重要的含氮化工原料（专项训练）化学苏教版必修第二册

第二单元　重要的含氮化工原料 题型01 氨气的物理性质及喷泉实验 题型02 氨气的化学性质 题型03 硝酸的性质 题型04 硝酸的相关计算 题型05 硝酸的用途与工业制法 题型01 氨气的物理性质及喷泉实验 1.氨气的物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 沸点 无色 气体 刺激性 气味 小于 空气 极易溶于水，常温常压下，1体积水大约可溶解700体积氨气 沸点低， 易液化 2．喷泉的常见类型及原理 方法 减小内压法 增大外压法 装置 原理 减小烧瓶内气体压强，形成压强差，产生喷泉现象 增大锥形瓶内气体压强，形成压强差，产生喷泉现象 常见 组合 NH3(水或盐酸)； HCl(水或NaOH溶液)； CO2、SO2、Cl2(浓NaOH溶液) NaHCO3(盐酸)； CaCO3(盐酸) 【典例1】如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是(　　) A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 B.挤压装置②的胶头滴管使饱和NaHCO3溶液全部进入烧瓶，然后打开止水夹 C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹 D.在装置④的水槽中加入适量生石灰并打开止水夹 【变式1-1】下列关于氨气和氨水的描述正确的是(　　) A.都是混合物 B.都含有NH3分子 C.都是非电解质 D.都能与浓硫酸反应，产生白烟 【变式1-2】用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是(　　) A.制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO或CaCl2 B.关闭a，将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧颈口c，打开b，完成喷泉实验。电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图2，则E点时喷泉最剧烈 C.喷泉实验结束后，发现水未充满三颈烧瓶，肯定是因为装置的气密性不好 D.工业上，若输送氨的管道发生泄漏，可用浓盐酸检测泄漏点 【变式1-3】喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。 (1)装置图1中的气体a可能为①氯气、②氢气、③氨、④氯化氢、⑤二氧化碳。打开装置中的止水夹，挤压胶头滴管，若液体b为水时，能产生喷泉现象的气体a可能是________(填序号，下同)；若液体b为浓氢氧化钠溶液时，能产生喷泉现象的气体a可能是________。 (2)如果只提供如图2的装置(气体为氨，液体为水)，请说明引发喷泉的方法： ____________________________________________________________________________。 (3)某同学用图1所示装置，在圆底烧瓶中盛放不同的气体进行喷泉实验。 请帮助分析实验后圆底烧瓶中所得溶液的浓度(假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散)。 ①若用HCl气体，则c(HCl)＝__________________________________________________。 ②若用NO2气体，则c(HNO3)＝_________________________________________________。 题型02 氨气的化学性质 1．氨气与水反应 (1)氨气溶于水时，氨水中的氨分子大部分与水分子结合成一水合氨(NH3·H2O)，反应的化学方程式为NH3+H2ONH3·H2O。 (2)NH3·H2O不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑+H2O。 (3)氨水显弱碱性，电离方程式为NH3·H2ON+OH-，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝或使酚酞溶液变红。 2．氨气与酸反应(生成铵盐) 3．从氮元素化合价预测NH3的性质 (1)NH3中N元素化合价为-3价，处于最低价态，因此NH3具有还原性。 (2)写出下列转化的化学方程式： a.氨气与氧气在加热和催化剂作用下生成NO：4NH3+5O24NO+6H2O。(氨的催化氧化) b.氨气和氧化铜在加热条件下生成N2和Cu：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O。 【典例2】如图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一个表面皿扣在上面，如表中对实验现象所做的解释正确的是(　　) 选项 实验现象 解释 A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸挥发的HCl气体反应生成了NH4Cl固体 B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应 C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液 D 干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3是一种可溶性碱 【变式2-1】下列反应中说明NH3既有还原性,又有碱性的是( ) A.4NH3+5O24NO+6H2O B.NH3+HNO3====NH4NO3 C.8NH3+3Cl2====N2+6NH4Cl D.2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O 【变式2-2】合成氨大大提高了农作物的产量，同时也是制取硝酸、炸药等的原料。下列说法中正确的是(　　) A．N2和H2在点燃或光照条件下可合成NH3 B．NH3和HNO3溶于水后都能导电，故二者都是电解质 C．NH3遇到浓硝酸会发生反应产生大量白烟 D．由NH3制HNO3的过程中，氮元素被还原 【变式2-3】下图是NH3的两个性质实验，下列说法正确的是( ) A．两个实验均体现了NH3是碱性气体 B．两个实验均体现了NH3易挥发 C．两个实验均体现了NH3易溶于水 D．两个实验均体现了NH3是还原性气体 题型03 硝酸的性质 1.硝酸的物理性质 颜色 状态 气味 密度 特性 无色 液体 刺激性气味 ρ(HNO3)>ρ(H2O) 易挥发 2.硝酸的化学性质 (1)酸的通性 写出下列反应的离子方程式： ①硝酸和氢氧化钠反应：H++OH-===H2O。 ②硝酸和氧化钠反应：2H++Na2O===2Na++H2O。 ③硝酸和碳酸钙反应：2H++CaCO3===Ca2++CO2↑+H2O。 (2)不稳定性 见光或受热易分解，化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。 长期存放的浓硝酸略显黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并密封贮存在低温、避光处。 (3)强氧化性 ①和金属Cu反应的实验探究 实验操作 a.将铜片置于具支试管的底部，用分液漏斗向试管内加入2 mL浓硝酸，将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的集气瓶中 b.在上述装置中，用分液漏斗向试管内加5 mL水，稀释硝酸，继续收集产生的气体 实验现象 a.浓硝酸与铜片反应比较剧烈，铜片逐渐溶解，产生红棕色气体，溶液逐渐变绿色；集气瓶中充满体积的无色气体 b.稀硝酸与铜片反应比较缓慢，铜片逐渐溶解，产生无色气体，溶液逐渐变蓝色，集气瓶中充满了无色气体 实验结论 硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强 写出上述反应的化学方程式： Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O， 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 【典例3】下列关于硝酸的说法不正确的是(　　) A.打开浓硝酸瓶盖,有大量白雾生成 B.常温下,向浓硝酸中投入木炭,无明显现象,加热产生红棕色气体 C.向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸,可在试管口观察到红棕色气体 D.可用稀硝酸除去镀在铁制品表面的铜镀层 【变式3-1】下列有关浓硝酸的说法不正确的是(　　) A.实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气 B.常温下浓硝酸能使金属铝钝化 C.浓硝酸不稳定，见光易分解，需要避光保存 D.浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生 【变式3-2】以下关于铜与浓硝酸、稀硝酸反应的说法错误的是(　　) A．1 mol浓硝酸被还原转移2 mol电子 B．铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈 C．铜与浓、稀硝酸反应都不需要加热 D．生成等量的硝酸铜，消耗浓硝酸的量多 【变式3-3】一定温度下，探究铜与稀HNO3的反应过程如图： 下列说法正确的是(　　) A.过程Ⅰ中生成的无色气体是氢气 B.步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使稀HNO3浓度增大 C.由实验现象可推测NO2对该反应具有催化作用 D.当活塞不再移动时，打开止水夹，滴加稀硫酸，铜不会继续溶解 题型04 硝酸的相关计算 硝酸与金属单质反应时一部分被还原,一部分生成硝酸盐,故硝酸既表现了酸性又表现了氧化性,但硝酸与金属反应一般不生成H2。 (1)硝酸与铜的反应: 在反应中硝酸的作用可用如图表示: 可以看出,随HNO3浓度的降低,还原产物会由NO2变为NO。 ①由氮原子守恒可知,无论是NO2还是NO,被还原的硝酸与被还原生成气体的物质的量总是相等的; ②未被还原的N与Cu2+构成Cu(NO3)2,N的物质的量为C物质的量的2倍; ③运用电子守恒、原子守恒,便可顺利求解参加反应的Cu、HNO3以及产物NO2、NO之间量的关系。 (2)稀硝酸与铁的反应: Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O① 3Fe(过量)+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O② 反应物的量与生成物的关系如图所示: 上述反应首先发生反应①,若Fe剩余再发生反应③Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2,合并①③即可得反应②。所以,无论反应①还是反应②,被还原的HNO3皆占参与反应的HNO3的。 【典例4】将2.64 g Mg、Cu组成的混合物投入适量稀硝酸中，固体完全溶解时收集到0.896 L(标准状况)还原产物NO气体，向反应后溶液中加入60 mL 2 mol·L-1NaOH溶液时金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量及硝酸的物质的量分别为(　　) A.4.32 g　0.02 mol B.4.68 g　0.16 mol C.5.36 g　0.18 mol D.6.38 g　0.2 mol 【变式4-1】将19.2 g的铜屑投入400 mL浓度均为0.5 mol·L-1 HNO3和H2SO4的混合溶液中，溶液增加的质量为(　　) A.4.5 g B.9.9 g C.13.2 g D.14.7 g 【变式4-2】将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体，当锌粉完全反应时收集到11.2 L NO、NO2混合气(标准状况下)，则所消耗硝酸的物质的量是(　　) A.1.2 mol B.1.1 mol C.0.9 mol D.0.8 mol 【变式4-3】将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下的一氧化氮和二氧化氮混合气体共11.2 L。请回答下列问题： (1)产生一氧化氮的体积为______L(标准状况下)。 (2)待反应结束后，向溶液中加入V mL a mol·L－1氢氧化钠溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度为____________mol·L－1(不必化简)。 (3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠，至少需要氧气________mol。 题型05 硝酸的用途与工业制法 1．用途: 2．工业制法: (1)工业流程: (2)写出有关化学方程式: N2→NH3:N2+3H22NH3。 NH3→NO:4NH3+5O24NO+6H2O。 NO→NO2:2NO+O2===2NO2。 NO2→HNO3:3NO2+H2O===2HNO3+NO。 【典例5】（24-25高一下·江苏常州·期中）氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。 则下列说法错误的是 A．氧化炉中发生反应的化学方程式： B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为 C．为避免硝酸工业尾气中的氮氧化物污染环境，可用NaOH溶液吸收 D．工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸是因为铝和浓硝酸不反应 【变式5-1】（25-26高一上·江苏泰州·月考）在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．工业制硫酸： B．工业制漂白粉：饱和食盐水漂白粉 C．工业制硝酸： D．工业制烧碱： 【变式5-2】（24-25高一下·山东临沂·期中）实验小组用如下流程探究含氮化合物的转化。NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．“反应1”中，消耗0.15molNH4Cl，在25C、101kPa下得到3.36LNH3 B．“反应2”中，产生0.1molNO，转移电子数为0.1NA C．“反应4”中，0.1molNO2完全转化成HNO3，至少需要0.075mol的O2 D．产生0.5molHNO3，理论消耗Ca(OH)2的物质的量为0.25mol 【变式5-3】（25-26高一上·浙江杭州·期末）硝酸是重要的化工原料，工业上以氨为原料制硝酸，反应流程如下图所示： (1)写出反应I的化学方程式： 。 (2)写出反应III的离子方程式： 。 (3)常温下，盛装制得的浓硝酸，可选择 (填序号)作为罐体材料(可多选)。 A．铜    B．铁    C．铝 (4)现欲用溶液配制溶液时，要用到的仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还必须使用的玻璃仪器有 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元　重要的含氮化工原料 题型01 氨气的物理性质及喷泉实验 题型02 氨气的化学性质 题型03 硝酸的性质 题型04 硝酸的相关计算 题型05 硝酸的用途与工业制法 题型01 氨气的物理性质及喷泉实验 1.氨气的物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 沸点 无色 气体 刺激性 气味 小于 空气 极易溶于水，常温常压下，1体积水大约可溶解700体积氨气 沸点低， 易液化 2．喷泉的常见类型及原理 方法 减小内压法 增大外压法 装置 原理 减小烧瓶内气体压强，形成压强差，产生喷泉现象 增大锥形瓶内气体压强，形成压强差，产生喷泉现象 常见 组合 NH3(水或盐酸)； HCl(水或NaOH溶液)； CO2、SO2、Cl2(浓NaOH溶液) NaHCO3(盐酸)； CaCO3(盐酸) 【典例1】如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是(　　) A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹 B.挤压装置②的胶头滴管使饱和NaHCO3溶液全部进入烧瓶，然后打开止水夹 C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹 D.在装置④的水槽中加入适量生石灰并打开止水夹 【答案】B 【解析】Cl2易溶于CCl4且易和NaOH溶液反应，烧瓶内压强减小，形成喷泉，A项不符合题意；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小，不能形成喷泉，B符合题意；从a处鼓入空气，打开止水夹，HCl和NaCl溶液接触，因为HCl极易溶于水，导致烧瓶内压强降低，可形成喷泉，C项不符合题意；加入生石灰，生石灰和水反应放出大量的热，浓盐酸挥发，HCl进入烧瓶与NH3反应，使烧瓶内外产生较大压强差，可形成喷泉，D项不符合题意。 【变式1-1】下列关于氨气和氨水的描述正确的是(　　) A.都是混合物 B.都含有NH3分子 C.都是非电解质 D.都能与浓硫酸反应，产生白烟 【答案】B 【解析】氨气为纯净物，故A错误；氨气和氨水中都含有NH3分子，故B正确；氨水为混合物，不是非电解质，故C错误；浓硫酸难挥发，不能产生白烟，故D错误。 【变式1-2】用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是(　　) A.制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO或CaCl2 B.关闭a，将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧颈口c，打开b，完成喷泉实验。电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图2，则E点时喷泉最剧烈 C.喷泉实验结束后，发现水未充满三颈烧瓶，肯定是因为装置的气密性不好 D.工业上，若输送氨的管道发生泄漏，可用浓盐酸检测泄漏点 【答案】D 【解析】CaO溶于水与水反应放出大量热，促使浓氨水分解放出大量氨气，CaCl2可与浓氨水反应，故不可用CaCl2与浓氨水制备氨气，故A错误；压强最小时，喷泉最剧烈，C点压强最小，此时喷泉最剧烈，故B错误；若发现水未充满三颈烧瓶，可能是收集氨气时未将烧瓶中的空气完全排尽，不一定是因为装置的气密性不好，故C错误；浓盐酸与NH3反应产生氯化铵，现象是有白烟生成，所以可用浓盐酸检测输送NH3的管道是否发生泄漏，故D正确。 【变式1-3】喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。 (1)装置图1中的气体a可能为①氯气、②氢气、③氨、④氯化氢、⑤二氧化碳。打开装置中的止水夹，挤压胶头滴管，若液体b为水时，能产生喷泉现象的气体a可能是________(填序号，下同)；若液体b为浓氢氧化钠溶液时，能产生喷泉现象的气体a可能是________。 (2)如果只提供如图2的装置(气体为氨，液体为水)，请说明引发喷泉的方法： ____________________________________________________________________________。 (3)某同学用图1所示装置，在圆底烧瓶中盛放不同的气体进行喷泉实验。 请帮助分析实验后圆底烧瓶中所得溶液的浓度(假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散)。 ①若用HCl气体，则c(HCl)＝__________________________________________________。 ②若用NO2气体，则c(HNO3)＝_________________________________________________。 【答案】(1)③④　①④⑤　(2)打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾 (3)① mol·L－1　② mol·L－1 【解析】(1)氨和氯化氢极易溶于水；氯气、氯化氢、二氧化碳都可以与浓NaOH溶液反应，使圆底烧瓶内压强减小。(2)图2则需先打开止水夹，再用热毛巾捂住圆底烧瓶，发现有气泡冒出后，移去热毛巾即可，烧瓶温度降低，会使少量水进入烧瓶，从而引发喷泉。(3)设圆底烧瓶的容积为V L，则圆底烧瓶内气体的物质的量都为 mol。①HCl气体形成喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液体积为V L，则c(HCl)＝＝ mol·L－1。②NO2气体形成喷泉后，溶质为HNO3，据化学方程式： 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO， mol　　　× mol 形成喷泉后溶液体积为V L，则c(HNO3)＝＝ mol·L－1。 题型02 氨气的化学性质 1．氨气与水反应 (1)氨气溶于水时，氨水中的氨分子大部分与水分子结合成一水合氨(NH3·H2O)，反应的化学方程式为NH3+H2ONH3·H2O。 (2)NH3·H2O不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑+H2O。 (3)氨水显弱碱性，电离方程式为NH3·H2ON+OH-，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝或使酚酞溶液变红。 2．氨气与酸反应(生成铵盐) 3．从氮元素化合价预测NH3的性质 (1)NH3中N元素化合价为-3价，处于最低价态，因此NH3具有还原性。 (2)写出下列转化的化学方程式： a.氨气与氧气在加热和催化剂作用下生成NO：4NH3+5O24NO+6H2O。(氨的催化氧化) b.氨气和氧化铜在加热条件下生成N2和Cu：2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O。 【典例2】如图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一个表面皿扣在上面，如表中对实验现象所做的解释正确的是(　　) 选项 实验现象 解释 A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸挥发的HCl气体反应生成了NH4Cl固体 B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应 C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液 D 干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3是一种可溶性碱 【答案】A 【解析】NaOH固体溶于水放热，氨水易挥发，实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，会产生氨气，与浓盐酸反应生成氯化铵，反应现象是有白烟生成，故A正确；氨气为碱性气体，能与浓硫酸发生反应，故B错误；氨气与氯化物发生复分解反应生成氢氧化物，若氯化物溶液变浑浊，可能生成难溶性氢氧化物，但不一定为Al(OH)3，也可能为Mg(OH)2等沉淀，故C错误；氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是与水反应生成的NH3·H2O电离生成OH-，溶液呈碱性，但氨气为非电解质，不属于碱，故D错误。 【变式2-1】下列反应中说明NH3既有还原性,又有碱性的是( ) A.4NH3+5O24NO+6H2O B.NH3+HNO3====NH4NO3 C.8NH3+3Cl2====N2+6NH4Cl D.2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O 【答案】C 【解析】NH3具有还原性,则氮元素化合价一定升高;具有碱性,则氮元素化合价不能发生变化。A、D两项中NH3只表现还原性;B项中NH3只表现碱性;C项中NH3的反应可分解为两步进行:2NH3+3Cl2====N2+6HCl,NH3+HCl====NH4Cl,前者表现了还原性,后者表现了碱性。 【变式2-2】合成氨大大提高了农作物的产量，同时也是制取硝酸、炸药等的原料。下列说法中正确的是(　　) A．N2和H2在点燃或光照条件下可合成NH3 B．NH3和HNO3溶于水后都能导电，故二者都是电解质 C．NH3遇到浓硝酸会发生反应产生大量白烟 D．由NH3制HNO3的过程中，氮元素被还原 【答案】C 【解析】N2和H2合成氨的条件是高温、高压、催化剂，在点燃或光照条件下，N2和H2不发生反应，故A错误；NH3溶于水，其水溶液虽然导电，但导电的离子不是NH3本身电离产生的，因此NH3是非电解质，HNO3属于电解质，故B错误；浓硝酸易挥发，NH3与挥发的硝酸反应生成NH4NO3固体，即二者反应时产生大量的白烟，故C正确；由氨制备硝酸的过程中N的化合价由－3→＋5，化合价升高，被氧化，故D错误。 【变式2-3】下图是NH3的两个性质实验，下列说法正确的是( ) A．两个实验均体现了NH3是碱性气体 B．两个实验均体现了NH3易挥发 C．两个实验均体现了NH3易溶于水 D．两个实验均体现了NH3是还原性气体 【答案】A 【解析】实验甲中NH3极易溶于水，产生红色喷泉，体现了氨的水溶液呈碱性；实验乙中蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒靠近产生白烟，其原因是氨水挥发出的NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应生成NH4Cl固体，说明NH3是碱性气体。 题型03 硝酸的性质 1.硝酸的物理性质 颜色 状态 气味 密度 特性 无色 液体 刺激性气味 ρ(HNO3)>ρ(H2O) 易挥发 2.硝酸的化学性质 (1)酸的通性 写出下列反应的离子方程式： ①硝酸和氢氧化钠反应：H++OH-===H2O。 ②硝酸和氧化钠反应：2H++Na2O===2Na++H2O。 ③硝酸和碳酸钙反应：2H++CaCO3===Ca2++CO2↑+H2O。 (2)不稳定性 见光或受热易分解，化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。 长期存放的浓硝酸略显黄色是因为其分解生成的NO2溶于硝酸中，实验室常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并密封贮存在低温、避光处。 (3)强氧化性 ①和金属Cu反应的实验探究 实验操作 a.将铜片置于具支试管的底部，用分液漏斗向试管内加入2 mL浓硝酸，将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的集气瓶中 b.在上述装置中，用分液漏斗向试管内加5 mL水，稀释硝酸，继续收集产生的气体 实验现象 a.浓硝酸与铜片反应比较剧烈，铜片逐渐溶解，产生红棕色气体，溶液逐渐变绿色；集气瓶中充满体积的无色气体 b.稀硝酸与铜片反应比较缓慢，铜片逐渐溶解，产生无色气体，溶液逐渐变蓝色，集气瓶中充满了无色气体 实验结论 硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强 写出上述反应的化学方程式： Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O， 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 【典例3】下列关于硝酸的说法不正确的是(　　) A.打开浓硝酸瓶盖,有大量白雾生成 B.常温下,向浓硝酸中投入木炭,无明显现象,加热产生红棕色气体 C.向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸,可在试管口观察到红棕色气体 D.可用稀硝酸除去镀在铁制品表面的铜镀层 【答案】D 【解析】硝酸具有挥发性,打开浓硝酸瓶盖,有大量白雾生成,A正确;浓硝酸中投入木炭在加热条件才发生反应,B正确;稀硫酸电离出H+,N在酸性条件下具有强氧化性,被Fe2+还原为NO,试管口遇O2生成红棕色的NO2,C正确;稀硝酸能与铜发生反应,常温下与铁也发生反应,D错误。 【变式3-1】下列有关浓硝酸的说法不正确的是(　　) A.实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气 B.常温下浓硝酸能使金属铝钝化 C.浓硝酸不稳定，见光易分解，需要避光保存 D.浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生 【答案】A 【解析】浓硝酸的氧化性很强，它跟金属发生反应，一般不生成氢气而生成二氧化氮，所以实验室中不能用浓硝酸与金属锌反应制备氢气，A项错误；在常温下铁、铝遇浓硝酸钝化，B项正确；浓硝酸不稳定，见光容易分解：4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O，所以应避光保存，C项正确；浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生，D项正确。 【变式3-2】以下关于铜与浓硝酸、稀硝酸反应的说法错误的是(　　) A．1 mol浓硝酸被还原转移2 mol电子 B．铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈 C．铜与浓、稀硝酸反应都不需要加热 D．生成等量的硝酸铜，消耗浓硝酸的量多 【答案】A 【解析】1 mol浓HNO3被还原生成1 mol NO2，转移1 mol电子，A项错误；浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，Cu与浓HNO3反应比与稀HNO3反应剧烈，B项正确；Cu与浓、稀HNO3反应都不需要加热，C项正确；浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，根据得失电子守恒可判断生成等量的Cu(NO3)2，消耗浓HNO3的量多，D项正确。 【变式3-3】一定温度下，探究铜与稀HNO3的反应过程如图： 下列说法正确的是(　　) A.过程Ⅰ中生成的无色气体是氢气 B.步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使稀HNO3浓度增大 C.由实验现象可推测NO2对该反应具有催化作用 D.当活塞不再移动时，打开止水夹，滴加稀硫酸，铜不会继续溶解 【答案】C 【解析】铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，不能生成氢气，A错误；随着反应的进行，消耗硝酸，反应后硝酸浓度比原硝酸浓度小，不会增大，B错误；加入NO2后反应速率加快，说明NO2对该反应具有催化作用，C正确；原溶液中含有硝酸根离子，加入硫酸后就加入了氢离子，相当于再次产生了硝酸，铜可以继续溶解，D错误。 题型04 硝酸的相关计算 硝酸与金属单质反应时一部分被还原,一部分生成硝酸盐,故硝酸既表现了酸性又表现了氧化性,但硝酸与金属反应一般不生成H2。 (1)硝酸与铜的反应: 在反应中硝酸的作用可用如图表示: 可以看出,随HNO3浓度的降低,还原产物会由NO2变为NO。 ①由氮原子守恒可知,无论是NO2还是NO,被还原的硝酸与被还原生成气体的物质的量总是相等的; ②未被还原的N与Cu2+构成Cu(NO3)2,N的物质的量为C物质的量的2倍; ③运用电子守恒、原子守恒,便可顺利求解参加反应的Cu、HNO3以及产物NO2、NO之间量的关系。 (2)稀硝酸与铁的反应: Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O① 3Fe(过量)+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O② 反应物的量与生成物的关系如图所示: 上述反应首先发生反应①,若Fe剩余再发生反应③Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2,合并①③即可得反应②。所以,无论反应①还是反应②,被还原的HNO3皆占参与反应的HNO3的。 【典例4】将2.64 g Mg、Cu组成的混合物投入适量稀硝酸中，固体完全溶解时收集到0.896 L(标准状况)还原产物NO气体，向反应后溶液中加入60 mL 2 mol·L-1NaOH溶液时金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量及硝酸的物质的量分别为(　　) A.4.32 g　0.02 mol B.4.68 g　0.16 mol C.5.36 g　0.18 mol D.6.38 g　0.2 mol 【答案】B 【解析】硝酸被还原为NO气体且标准状况下体积为0.896 L，即物质的量为=0.04 mol，所以转移电子的物质的量为0.04 mol×(5-2)=0.12 mol；最后沉淀为Cu(OH)2、Mg(OH)2，金属提供的电子的物质的量等于氢氧根离子的物质的量，故最后沉淀质量等于2.64 g+0.12 mol×17 g·mol-1=4.68 g；所用硝酸转化为NO和硝酸盐，根据氮原子守恒知，硝酸的物质的量为0.04 mol+0.12 mol=0.16 mol。 【变式4-1】将19.2 g的铜屑投入400 mL浓度均为0.5 mol·L-1 HNO3和H2SO4的混合溶液中，溶液增加的质量为(　　) A.4.5 g B.9.9 g C.13.2 g D.14.7 g 【答案】B 【解析】根据3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O可知，硫酸只提供H+，n(H+)=0.6 mol、n(Cu)=0.3 mol、n(N)=0.2 mol，则H+不足，故根据H+的物质的量计算可得溶液质量增加量为×64 g·mol-1-×30 g·mol-1=9.9 g，B正确。 【变式4-2】将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体，当锌粉完全反应时收集到11.2 L NO、NO2混合气(标准状况下)，则所消耗硝酸的物质的量是(　　) A.1.2 mol B.1.1 mol C.0.9 mol D.0.8 mol 【答案】B 【解析】锌和浓硝酸反应生成NO2，而与稀硝酸反应时则生成NO，标准状况下，n(NO2)+n(NO)==0.5 mol，即被还原的硝酸的物质的量为0.5 mol，n(Zn)==0.3 mol，则生成的n［Zn(NO3)2］=0.3 mol，可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol×2=0.6 mol，则参加反应的硝酸的物质的量为0.5 mol+0.6 mol=1.1 mol。 【变式4-3】将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下的一氧化氮和二氧化氮混合气体共11.2 L。请回答下列问题： (1)产生一氧化氮的体积为______L(标准状况下)。 (2)待反应结束后，向溶液中加入V mL a mol·L－1氢氧化钠溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度为____________mol·L－1(不必化简)。 (3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠，至少需要氧气________mol。 【答案】(1)5.824　(2)　(3)0.255 【解析】(1)该过程发生两个反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。设生成的NO和NO2的物质的量分别为x、y，则x＋y＝0.5 mol，1.5x＋0.5y＝0.51 mol，解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol，故标准状况下V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L。 (2)在反应过程中，HNO3一部分表现酸性，另一部分表现氧化性。由溶液中的Cu2＋恰好全部转化为沉淀，则表现酸性的HNO3的物质的量为n(HNO3)＝n(NaOH)，表现氧化性的HNO3的物质量为n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)，故原硝酸中HNO3的物质的量n(HNO3)＝n(NaOH)＋n(NO)＋n(NO2)＝(aV×10－3＋0.5)mol，则c(HNO3)＝ mol·L－1。 (3)通入氧气的目的是将0.26 mol NO和0.24 mol NO2全部转化为HNO3。根据得失电子守恒：4n(O2)＝3n(NO)＋n(NO2)＝3×0.26 mol＋0.24 mol＝1.02 mol，则n(O2)＝0.255 mol。 题型05 硝酸的用途与工业制法 1．用途: 2．工业制法: (1)工业流程: (2)写出有关化学方程式: N2→NH3:N2+3H22NH3。 NH3→NO:4NH3+5O24NO+6H2O。 NO→NO2:2NO+O2===2NO2。 NO2→HNO3:3NO2+H2O===2HNO3+NO。 【典例5】（24-25高一下·江苏常州·期中）氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。 则下列说法错误的是 A．氧化炉中发生反应的化学方程式： B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为 C．为避免硝酸工业尾气中的氮氧化物污染环境，可用NaOH溶液吸收 D．工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸是因为铝和浓硝酸不反应 【答案】D 【分析】N2、H2在合成塔中生成氨气，氨气液化，分离出液氨，氨气和氧气在“氧化炉”中发生催化氧化生成NO，NO、O2、水在吸收塔中反应生成硝酸。 【解析】A．氨气和氧气在“氧化炉”中发生催化氧化生成NO和水，氧化炉中发生反应的化学方程式：，故A正确； B．NO、O2、水在吸收塔中反应生成硝酸，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为，故B正确； C．生产硝酸工业的尾气中含有NO、NO2气体，可根据反应2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，可以使用NaOH溶液作吸收剂，故C正确； D．常温下，铝在浓硝酸中钝化，所以工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸，故D错误； 选D。 【变式5-1】（25-26高一上·江苏泰州·月考）在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A．工业制硫酸： B．工业制漂白粉：饱和食盐水漂白粉 C．工业制硝酸： D．工业制烧碱： 【答案】C 【解析】A．工业制硫酸过程中，在高温和反应的产物为，需要在催化剂的条件下才能生成，无法一步生成，A错误； B．工业制漂白粉过程中使用石灰乳，即的悬浊液与反应制漂白粉。澄清石灰水中含量低，不适合用于工业生产，B错误； C．工业制硝酸包括通过催化氧化生成NO，NO氧化生成，与水反应生成。符合选项中的转化图，C正确； D．工业制烧碱通常采用电解食盐水法，方程式为。选项中的转化路线虽然在原理上可行，但金属钠成本过高，不适用于烧碱的工业生产，D错误； 故答案选C。 【变式5-2】（24-25高一下·山东临沂·期中）实验小组用如下流程探究含氮化合物的转化。NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．“反应1”中，消耗0.15molNH4Cl，在25C、101kPa下得到3.36LNH3 B．“反应2”中，产生0.1molNO，转移电子数为0.1NA C．“反应4”中，0.1molNO2完全转化成HNO3，至少需要0.075mol的O2 D．产生0.5molHNO3，理论消耗Ca(OH)2的物质的量为0.25mol 【答案】D 【分析】反应1为实验室制备氨气的反应，方程式为：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O，反应2方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O，反应3为一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，方程式为：2NO+O2=2NO2，反应4为二氧化氮，氧气和水反应生成硝酸，4NO2+2H2O+O2=4HNO3，以此解题。 【解析】A．25C、101kPa下不是标况，不能计算氨气体积，A错误； B．反应2方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O，氮元素化合价由-3价升高到+2价，产生0.1molNO，转移电子数为0.5NA，B错误； C．根据4NO2+2H2O+O2=4HNO3，0.1molNO2完全转化成HNO3，至少需要0.025mol的O2，C错误； D．根据关系式Ca(OH)2～2NH3～2NO～2NO2～2HNO3，产生0.5molHNO3，理论消耗Ca(OH)2的物质的量为0.25mol ，D正确； 故选D。 【变式5-3】（25-26高一上·浙江杭州·期末）硝酸是重要的化工原料，工业上以氨为原料制硝酸，反应流程如下图所示： (1)写出反应I的化学方程式： 。 (2)写出反应III的离子方程式： 。 (3)常温下，盛装制得的浓硝酸，可选择 (填序号)作为罐体材料(可多选)。 A．铜    B．铁    C．铝 (4)现欲用溶液配制溶液时，要用到的仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还必须使用的玻璃仪器有 。 【答案】(1)4NH3+5O24NO+6H2O (2)3NO2+H2O=2H++2NO+NO (3)BC (4)500mL容量瓶、胶头滴管 【分析】反应Ⅰ的方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O，反应Ⅱ的方程式为：2NO+O2=2NO2，反应Ⅲ的方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应产生的NO可以循环利用。 【解析】（1）由分析可知，反应I的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O； （2）反应Ⅲ的方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO，离子方程式为3NO2+H2O=2H++2NO+NO； （3）常温下，盛装制得的浓硝酸，可选择铁和铝材质，因为浓硝酸能使铁和铝发生钝化，浓硝酸能与铜反应，不能用铜制罐子装，答案为BC； （4）用浓溶液配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为：计算、量取、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等，用到的仪器：烧杯、玻璃棒、量筒、500mL容量瓶、胶头滴管，所以缺少的玻璃仪器：500mL容量瓶、胶头滴管； 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $