5.2.5 硝酸的制备与计算（课后三练）高一化学人教版必修第二册

第二节 氨及其化合物 5.2.5 硝酸的制备与计算 1．下列说法错误的是 A．（2025·江苏省宿迁市沭阳县期末）氨为原料制硝酸的第一步反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O B．（2025·四川省绵阳市期末）工业制硝酸：N2―→NH3―→NO―→NO2―→HNO3 C．（2025·江苏省连云港市灌南县期中）用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气：NO＋NO2＋2OH－＝2NO2－＋H2O D．（2025·江苏省泰兴市期末）NH3NOHNO3 2．下列说法错误的是 A．（2025·江苏省南京市六校联合体期末）工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 B．（2025·四川省达州市期末）制备硝酸：NH3NONO2HNO3 C．（2025·江苏省淮安市淮安区期中）NH3易与酸反应，可用于制取硝酸 D．硝酸工业上对尾气处理可有效防止酸雨的形成 3．（2025·吉林省松源市期中）工业上制备硫酸常用接触法，工业上制硝酸常用氨的催化氧化法。下列关于工业上制硫酸与硝酸的说法错误的是 A．接触法制硫酸分为三个流程：硫黄或硫铁矿―→SO2；SO2―→SO3；SO3―→H2SO4 B．接触法制硫酸在吸收塔中是用水来吸收三氧化硫，使其转化为硫酸 C．氨催化氧化制硝酸过程中的三个主要反应都属于氧化还原反应 D．硫酸工业、硝酸工业都需要对工业尾气进行处理，确保制备过程绿色环保 4．（2025·福建省泉州市期末）工业生产硝酸主要途径如下图所示。下列说法错误的是 N2NH3NONO2HNO3 A．反应I、II、III、IV属于氮的固定 B．合成塔中每投入1 mol N2制得NH3的分子数小于2NA C．反应II中每生成1 mol NO，转移的电子数为5 NA D．III和IV循环进行，可提高原料中氮的利用率 5．（2025·江苏省苏州市期中）NH3既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。合成氨和氨氧化制硝酸的流程示意图如下。下列说法不正确的是 A．利用NH3易液化的性质，在氨分离器中液化分离出NH3 B．氧化炉中NH3被氧化成NO2，NO2进入吸收塔与水反应生成HNO3 C．物质W可以是空气，也可以是O2 D．可以将尾气通入NaOH溶液或Na2CO3溶液来处理 6．（2025·辽宁省鞍山市期末）Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和水，当NO2和NO的物质的量之比为1∶1时，则反应中起酸性作用的HNO3与被还原的HNO3的物质的量之比为 A．2∶5 B．1∶9 C．1∶5 D．2∶9 7．（2025·江苏省苏州市期中）向2.56 g Cu和CuO的混合物中加入足量的稀硝酸，在加热条件下反应至混合物完全溶解，反应共生成了224 mL(已折算到标准状况下)NO气体。通过计算可知参加反应的硝酸的物质的量为 A．0.04 mol B．0.06 mol C．0.08 mol D．0.1 mol 8．（2025·陕西省咸阳市期末）合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下图所示，下列说法错误的是 A．甲、乙、丙三种物质都含有氮元素 B．反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂相同 C．反应VI的部分产物可在上述流程中被再次利用 D．工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择Al作为罐体材料 9．（2025·江苏省常州市期中）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：4NH3＋5O24NO＋6H2O B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为HNO3 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 10．（2025·浙江省潮州市期末）向18 g铜和铁的混合物中加入200 mL稀硝酸，充分反应得到溶液甲和2.24 L NO，固体减少8.4 g；继续加入200 mL等浓度的稀硝酸，固体完全溶解，得到溶液乙和2.24 L NO，溶液乙不含Fe3＋且加入V mL 1 mol·L－1 NaOH溶液恰好可将所有金属离子沉淀完全(气体体积均在标准状况下测定)。下列说法不正确的是 A．减少的8.4 g金属为铜和铁 B．稀硝酸的物质的量浓度为2.0 mol·L－1 C．加入的NaOH溶液体积V的值为600 D．向溶液乙中再加200 mL稀硝酸，又得到标准状况下1.12 L NO 11．（2025·江苏省徐州市期中）44.8 g铜和一定量浓硝酸反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色也逐渐变浅。当铜反应完毕时，共收集到标准状况下气体的体积为22.4 L。则反应中消耗HNO3的物质的量为___________(写出计算过程)。 12．（2025·浙江省宁波慈溪市期末）工业制硝酸的原理示意图表示如下(反应条件和部分生成物已略去)。 请回答： （1）合成塔中反应的化学方程式为_____________________________________。 （2）物质A是_______。 （3）用绿色氧化剂(10%H2O2和20%稀硝酸的混合液)溶解铜，基本无氮氧化物排放，其化学方程式为：Cu＋H2O2＋2HNO3＝Cu(NO3)2＋2H2O。该反应中硝酸的作用是_______。 A．氧化剂的作用 B．酸的作用 C．氧化剂和酸的作用 （4）下列说法正确的是_______。 A．硝酸是一种无色、稳定性好的强氧化性酸 B．氨气可通过冷却液化的方式与原料气分离 C．在吸收塔中生成硝酸和一种气体，这种气体是NO D．尾气中的NOx用NaOH溶液吸收，其产物只有NaNO3 13．（2025·湖北省仙桃市期末）向一定质量的Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250 mL，当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和448 mL NO气体(标准状况下)。在所得溶液中加入1.0 mol·L－1的NaOH溶液180 mL，生成沉淀的质量为4.9 g，此时溶液呈中性且铜离子已完全沉淀。下列有关说法正确的是 A．原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为0.8 mol·L－1 B．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.18 mol C．原样品混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2∶1 D．若将该混合物换为质量相等的铜，生成的NO比原来的少 14．（2025·山东省永州市期末）把一定量的镁铝合金溶于50 mL稀硝酸中，将产生的气体与336 mL氧气(标准状况)混合后通入足量NaOH溶液中，气体被完全吸收生成NaNO3，向反应后的溶液中逐滴加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法不正确的是 A．a＝90 B．合金中镁、铝的物质的量之比为2∶3 C．稀硝酸的物质的量浓度为2.2 mol·L－1 D．合金与硝酸反应中转移电子的物质的量为0.06 mol 15．（2025·江苏省连云港市赣榆区期中）工业上制备硝酸的设备和流程如图所示： （1）工业制备硝酸的原料有NH3、H2O和__________。 （2）热交换器内发生的化学反应为__________(填“放热”或“吸热”)反应。 （3）转化器中NH3发生反应的化学方程式为__________________________________。该反应过程中主要产物是NO而不是NO2的可能原因是____________________________________________________。 （4）吸收塔中主要发生的化学反应方程式是__________________________。该反应过程中，理论上每生成1 mol HNO3，转移的电子数为______mol。 （5）硝酸应该密封贮存在低温、避光处的原因是______________________________。 （6）用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 （ⅰ） 2NO2＋2NaOH＝NaNO3＋ NaNO2＋H2O （ⅱ） ①反应（ⅰ）中氧化剂是________(填化学式，下同)；反应（ⅱ）中还原剂是________。 ②工业上将NO2、NO通入石灰乳中可制备重要的工业原料Ca(NO2)2。该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1的原因是__________________________________________________________ __________________________________________。 16．（2025·江苏省淮安市淮安区期中）氨氧化法生产硝酸的主要流程如下： 已知：“热交换”过程中NO会被O2氧化为NO2。 （1）“氧化”时，NH3在Pt催化、840～880℃条件下与O2反应转化为NO。 ①写出氨催化氧化的化学方程式：______________________________________。 ②若值偏高，会导致产物中NO含量降低，N2含量升高，其可能原因是___________________ ____________________。 （2）“气液分离”时，可得到少量稀硝酸。生成稀硝酸的反应为___________________________(用离子方程式表示)。 （3）浓硝酸一般存放在铁制容器中。碳钢在不同浓度硝酸中的腐蚀速率如图所示，当硝酸浓度高于30%，碳钢的腐蚀速率随硝酸浓度的增加而下降的原因是________________________________________。 （4）硝酸工业会产生含NO3－的酸性废水，可用磁性石墨烯负载纳米Fe/Cu还原去除，其转化机理如图所示。*表示吸附在磁性石墨烯表面的物种。 ①转化Ⅰ中，纳米Fe与NO3－反应生成Fe2＋的离子方程式为______________________________________。 ②研究发现，若废水初始pH较高，除氮效果会显著下降，原因是______________________________ _______________________________________________________________。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 氨及其化合物 5.2.5 硝酸的制备与计算 1．下列说法错误的是 A．（2025·江苏省宿迁市沭阳县期末）氨为原料制硝酸的第一步反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O B．（2025·四川省绵阳市期末）工业制硝酸：N2―→NH3―→NO―→NO2―→HNO3 C．（2025·江苏省连云港市灌南县期中）用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气：NO＋NO2＋2OH－＝2NO2－＋H2O D．（2025·江苏省泰兴市期末）NH3NOHNO3 【答案】D 【解析】A项，氨气发生催化氧化生成NO，方程式正确，正确；B项，工业制硝酸将氮转化为氨、氧化物后再转化为硝酸：N2―→NH3―→NO―→NO2―→HNO3，正确；C项，用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气氮氧化合物生成亚硝酸钠，正确；D项，NH3催化氧化生成NO正确，但NO与水不直接反应生成HNO3，需O2参与，第二步错误，错误。 2．下列说法错误的是 A．（2025·江苏省南京市六校联合体期末）工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 B．（2025·四川省达州市期末）制备硝酸：NH3NONO2HNO3 C．（2025·江苏省淮安市淮安区期中）NH3易与酸反应，可用于制取硝酸 D．硝酸工业上对尾气处理可有效防止酸雨的形成 【答案】C 【解析】A项，工业制硝酸通过NH3催化氧化生成NO，再经氧化和吸收生成HNO3，正确；B项，制备硝酸的流程为：NH3催化氧化生成NO，NO氧化为NO2，NO2与水反应生成HNO3，正确；C项，NH3用于制硝酸是通过催化氧化(生成NO)，NO再被氧气氧化为NO2，NO2与水反应生成硝酸，而非直接与酸反应，错误；D项，硝酸工业中的尾气NO、NO2若直接排放，会产生HNO3从而形成酸雨，如对尾气处理可有效防止酸雨的形成，正确。 3．（2025·吉林省松源市期中）工业上制备硫酸常用接触法，工业上制硝酸常用氨的催化氧化法。下列关于工业上制硫酸与硝酸的说法错误的是 A．接触法制硫酸分为三个流程：硫黄或硫铁矿―→SO2；SO2―→SO3；SO3―→H2SO4 B．接触法制硫酸在吸收塔中是用水来吸收三氧化硫，使其转化为硫酸 C．氨催化氧化制硝酸过程中的三个主要反应都属于氧化还原反应 D．硫酸工业、硝酸工业都需要对工业尾气进行处理，确保制备过程绿色环保 【答案】B 【解析】A项，接触法制硫酸的三个流程描述正确，依次为硫或硫铁矿生成SO2、SO2催化氧化为SO3、SO3转化为硫酸，正确；B项，吸收塔中并非用水吸收SO3，而是用浓硫酸，避免形成酸雾，错误；C项，氨催化氧化制硝酸的三个主要反应分别为氨气催化氧化生成NO、NO与氧气反应生成NO2、NO2与水反应生成硝酸，均涉及化合价变化，属于氧化还原反应，正确；D项，硫酸和硝酸工业均需处理尾气(如SO2、NOx)，符合环保要求，正确。 4．（2025·福建省泉州市期末）工业生产硝酸主要途径如下图所示。下列说法错误的是 N2NH3NONO2HNO3 A．反应I、II、III、IV属于氮的固定 B．合成塔中每投入1 mol N2制得NH3的分子数小于2NA C．反应II中每生成1 mol NO，转移的电子数为5 NA D．III和IV循环进行，可提高原料中氮的利用率 【答案】A 【解析】A项，反应I是氮的固定，而II、III、IV均为氮的化合物之间的转化，不属于氮的固定，错误；B项，合成氨反应(N2＋3H22NH3)为可逆反应，1 mol N2无法完全转化，NH3分子数小于2NA，正确；C项，反应II(4NH3＋5O24NO＋6H2O)中，每生成1 mol NO，N从－3→＋2，转移5 mol电子，电子数为5NA，正确；D项，III生成的NO2用于IV制HNO3，IV产生的NO可循环至III继续反应，减少损耗，正确。 5．（2025·江苏省苏州市期中）NH3既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。合成氨和氨氧化制硝酸的流程示意图如下。下列说法不正确的是 A．利用NH3易液化的性质，在氨分离器中液化分离出NH3 B．氧化炉中NH3被氧化成NO2，NO2进入吸收塔与水反应生成HNO3 C．物质W可以是空气，也可以是O2 D．可以将尾气通入NaOH溶液或Na2CO3溶液来处理 【答案】B 【解析】氮气和氢气在合成塔中反应生成氨气，在氨分离器中分离出氨气，氮气、氢气返回合成塔中循环利用，提高原料利用率，氨气在氧化炉中通入氧气发生催化氧化生成一氧化氮和水，吸收塔中一氧化氮、氧气、水反应生成硝酸。 A项，利用NH3易液化的性质，在氨分离器中使氨气液化分离出NH3，氮气、氢气返回合成塔中循环利用，正确；B项，NH3催化氧化的产物是NO，而后吸收塔中O2与NO反应生成NO2，NO2被吸收生成HNO3，错误；C项，根据分析，氧化炉中氨气与氧气反应生成NO，物质W可以是空气，也可以是O2，正确；D项，尾气中主要含有氮氧化物，可以用碱性溶液吸收，所以可以将尾气通入NaOH溶液或Na2CO3溶液来处理，正确。 6．（2025·辽宁省鞍山市期末）Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和水，当NO2和NO的物质的量之比为1∶1时，则反应中起酸性作用的HNO3与被还原的HNO3的物质的量之比为 A．2∶5 B．1∶9 C．1∶5 D．2∶9 【答案】A 【解析】Cu2S与一定浓度的HNO3反应中，Cu2S中铜元素由＋1价被氧化为＋2价、硫元素由－2价被氧化为＋6价，硝酸起氧化剂与酸的作用，起氧化剂作用HNO3中氮元素被还原为NO2和NO，令NO2和NO的物质的量均为1 mol，根据电子转移守恒可知：n(Cu2S)×[6－(－2)＋1×2]＝1 mol×(5－4)＋1 mol×(5－2)，解得n(Cu2S)＝0.4 mol。被还原的硝酸的物质的量等于NO2和NO的物质的量之和为2 mol，根据硫元素守恒，n(CuSO4)＝0.4 mol，根据铜元素守恒，n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu2S)－n(CuSO4)＝0.4 mol，则起酸性作用的HNO3的物质的量为2×n[Cu(NO3)2]＝0.8 mol，则反应中起酸性作用的HNO3与被还原的HNO3的物质的量之比为0.8∶2＝2∶5，故选A项。 7．（2025·江苏省苏州市期中）向2.56 g Cu和CuO的混合物中加入足量的稀硝酸，在加热条件下反应至混合物完全溶解，反应共生成了224 mL(已折算到标准状况下)NO气体。通过计算可知参加反应的硝酸的物质的量为 A．0.04 mol B．0.06 mol C．0.08 mol D．0.1 mol 【答案】C 【解析】224 mL(已折算到标准状况下)NO气体的物质的量为0.01 mol，根据3Cu＋8HNO3＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可知Cu的物质的量为0.015 mol、反应消耗硝酸0.04 mol，则混合物中n(CuO)＝＝0.02 mol；根据CuO＋2HNO3＝Cu(NO3)2＋H2O反应，CuO消耗硝酸的物质的量为0.04 mol，所以参加反应的硝酸的总物质的量为0.04 mol＋0.04 mol ＝0.08 mol，故选C项。 8．（2025·陕西省咸阳市期末）合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下图所示，下列说法错误的是 A．甲、乙、丙三种物质都含有氮元素 B．反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂相同 C．反应VI的部分产物可在上述流程中被再次利用 D．工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择Al作为罐体材料 【答案】B 【解析】将甲(N2)与H2通过反应I合成氨(NH3)；将氨气(NH3)通过反应Ⅱ催化氧化为乙(NO)，继续通过反应Ⅲ氧化为丙(NO2)，通入水中进行反应Ⅳ吸收为HNO3，最后将NH3和HNO3反应转化为氮肥(NH4NO3)；将合成氨得到的NH3与CO2通入到饱和食盐水中进行反应V得到丁(NaHCO3)固体，最后进行反应VI加热分解得到纯碱(Na2CO3)，据此分析解答。 A项，甲、乙、丙三种物质分别为N2、NO、NO2，均含有氮元素，正确；B项，反应Ⅱ、Ⅲ的反应分别为：4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2＝2NO2，氧化剂为O2，反应Ⅳ为：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，氧化剂为NO2，氧化剂不相同，错误；C项，反应VI的方程式为：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，其中的CO2可以进行循环使用，正确；D项，常温下金属Al可在浓硝酸中产生钝化，因此可选择Al作为罐体材料盛装浓硝酸，正确。 9．（2025·江苏省常州市期中）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：4NH3＋5O24NO＋6H2O B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为HNO3 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 【解析】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。 A项，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：4NH3＋5O24NO＋6H2O，正确；B项，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HNO3，正确；C项，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，正确；D项，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，不是铝与浓硝酸不反应，错误。 10．（2025·浙江省潮州市期末）向18 g铜和铁的混合物中加入200 mL稀硝酸，充分反应得到溶液甲和2.24 L NO，固体减少8.4 g；继续加入200 mL等浓度的稀硝酸，固体完全溶解，得到溶液乙和2.24 L NO，溶液乙不含Fe3＋且加入V mL 1 mol·L－1 NaOH溶液恰好可将所有金属离子沉淀完全(气体体积均在标准状况下测定)。下列说法不正确的是 A．减少的8.4 g金属为铜和铁 B．稀硝酸的物质的量浓度为2.0 mol·L－1 C．加入的NaOH溶液体积V的值为600 D．向溶液乙中再加200 mL稀硝酸，又得到标准状况下1.12 L NO 【答案】A 【解析】A项，设铜和铁的混合物中铁的物质的量为x，铜为y，根据电子守恒，有2x＋2y＝(0.1 mol＋0.1 mol)×3，根据质量关系得56 g·mol－1x＋64 g·mol－1y＝18 g，联立计算得x＝y＝0.15 mol，铁的质量为8.4 g，铜的质量为9.6 g。所以第一次反应中Fe完全溶解(质量8.4 g)，而Cu未参与反应，因此减少的金属仅为铁，错误；B项，总反应中硝酸的物质的量为0.8 mol(0.6mol用于生成硝酸盐，0.2 mol被还原为NO)，浓度为＝2.0 mol·L－1，正确；C项，金属离子(Fe2＋和Cu2＋各0.15 mol)需0.6 mol OH－沉淀，则1 mol·L－1 NaOH溶液的体积为600 mL，正确；D项，此时Fe2＋(0.15 mol)可被新加入的硝酸氧化，根据得失电子守恒n(Fe2＋)×1＝n(NO)×3，0.15 mol×1＝n(NO)×3，n(NO)＝0.05 mol，生成0.05 mol NO(1.12 L)，正确。 11．（2025·江苏省徐州市期中）44.8 g铜和一定量浓硝酸反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色也逐渐变浅。当铜反应完毕时，共收集到标准状况下气体的体积为22.4 L。则反应中消耗HNO3的物质的量为___________(写出计算过程)。 【答案】2.4 mol n(Cu)＝＝0.7 mol，气体物质的量n(NOx)＝＝1 mol，由氮元素守恒可得n(HNO3)＝2n(Cu)＋n(NOx)＝0.7 mol×2＋1 mol＝2.4 mol 【解析】铜与浓硝酸反应生成NO2，随着铜的不断减少以及硝酸浓度的减小，反应生成的气体颜色变浅，最终生成NO。根据反应方程式Cu＋4HNO3＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O和3Cu＋8HNO3＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则n(Cu)＝＝0.7 mol，气体物质的量n(NOx)＝＝1 mol，由氮元素守恒可得n(HNO3)＝2n(Cu)＋n(NOx)＝0.7 mol×2＋1 mol＝2.4 mol。 12．（2025·浙江省宁波慈溪市期末）工业制硝酸的原理示意图表示如下(反应条件和部分生成物已略去)。 请回答： （1）合成塔中反应的化学方程式为_____________________________________。 （2）物质A是_______。 （3）用绿色氧化剂(10%H2O2和20%稀硝酸的混合液)溶解铜，基本无氮氧化物排放，其化学方程式为：Cu＋H2O2＋2HNO3＝Cu(NO3)2＋2H2O。该反应中硝酸的作用是_______。 A．氧化剂的作用 B．酸的作用 C．氧化剂和酸的作用 （4）下列说法正确的是_______。 A．硝酸是一种无色、稳定性好的强氧化性酸 B．氨气可通过冷却液化的方式与原料气分离 C．在吸收塔中生成硝酸和一种气体，这种气体是NO D．尾气中的NOx用NaOH溶液吸收，其产物只有NaNO3 【答案】（1）N2＋3H22NH3 （2）空气或氧气 （3）B （4）BC 【解析】氮气和氢气在催化剂加热条件下反应生成氨气，将氨气与氮气、氢气分离，将氨气在催化剂作用下与氧气应生成一氧化氮和水，一氧化氮氧气和水反应生成硝酸，尾气进行处理。 （1）由分析可知，合成塔中反应方程式为：N2＋3H22NH3；（2）在氧化炉中氨气被氧气氧化为NO，NO又能与氧气反应生成NO2，工业上通入空气提供氧气。所以A为空气或氧气；（3）该反应中双氧化水为氧化剂，硝酸只起到酸的作用；（4）A项，硝酸见光或受热易分解，稳定性不好，错误；B项，氨气易液化，故可通过冷却液化的方式与原料气分离，正确；C项，吸收塔中二氧化氮和水反应生成硝酸和NO，正确；D项，NO2与氢氧化钠溶液反应生成硝酸钠和亚硝酸钠，错误；故选BC。 13．（2025·湖北省仙桃市期末）向一定质量的Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250 mL，当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和448 mL NO气体(标准状况下)。在所得溶液中加入1.0 mol·L－1的NaOH溶液180 mL，生成沉淀的质量为4.9 g，此时溶液呈中性且铜离子已完全沉淀。下列有关说法正确的是 A．原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为0.8 mol·L－1 B．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.18 mol C．原样品混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2∶1 D．若将该混合物换为质量相等的铜，生成的NO比原来的少 【答案】A 【解析】向一定质量的Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250 mL，发生氧化还原反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O，向所得溶液中加入1 mol·L－1的NaOH溶液180 mL，金属离子已完全沉淀，此时溶液中溶质为NaNO3，n(NaNO3)＝n(NaOH)＝1 mol·L－1×0.18 L＝0.18 mol，沉淀为Cu(OH)2，质量为4.9 g，物质的量为＝0.05 mol，根据铜元素守恒有n(Cu)＋2n(Cu2O)＝n[Cu(OH)2]，所以反应后的溶液中n[Cu(NO3)2]＝n[Cu(OH)2]＝0.05 mol，故n(Cu)＋2n(Cu2O)＝0.05 mol，根据电子转移守恒可知3n(NO)＝2n(Cu)＋2n(Cu2O)，反应中生成n(NO)＝＝0.02 mol，所以2n(Cu)＋2n(Cu2O)＝3×0.02 mol＝0.06 mol，结合n(Cu)＋2n(Cu2O)＝0.05 mol，解得n(Cu)＝0.01 mol，n(Cu2O)＝0.02 mol。 A项，根据N元素守恒可知n(HNO3)＝n(NO)＋n(NaNO3)，根据分析n(NaNO3)＝n(NaOH)＝1 mol·L－1×0.18 L＝0.18 mol，所以n(HNO3)＝n(NO)＋n(NaNO3)＝0.02 mol＋0.18 mol＝0.2 mol，c(HNO3)＝＝0.8 mol·L－1，正确；B项，反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与硝酸铜反应，剩余的氢氧化钠与硝酸反应，最后为硝酸钠溶液，根据氮元素守恒可知反应后溶液中n(HNO3)＋2n[Cu(NO3)2]＝n(NaNO3)，所以n(HNO3)＝n(NaNO3)－2n[Cu(NO3)2]＝0.18 mol－2×0.05 mol＝0.08 mol，错误；C项，原样品混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为0.01mol∶0.02mol＝1∶2，错误；D项，设Cu和Cu2O的质量均为a g，二者转移电子的物质的量为n(Cu)＝×2 mol＝ mol，n(Cu2O)＝×2 mol＝ mol，因此等质量的Cu转移电子更多，根据转移电子守恒，该混合物换为质量相等的铜，生成的NO比原来的多，错误。 14．（2025·山东省永州市期末）把一定量的镁铝合金溶于50 mL稀硝酸中，将产生的气体与336 mL氧气(标准状况)混合后通入足量NaOH溶液中，气体被完全吸收生成NaNO3，向反应后的溶液中逐滴加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法不正确的是 A．a＝90 B．合金中镁、铝的物质的量之比为2∶3 C．稀硝酸的物质的量浓度为2.2 mol·L－1 D．合金与硝酸反应中转移电子的物质的量为0.06 mol 【答案】B 【解析】设镁铝合金中镁、铝的物质的量为x、y，把一定量的镁铝合金溶于50 mL稀硝酸中，将产生的气体与氧气(＝0.015 mol)混合后通入足量NaOH溶液中，气体被完全吸收生成NaNO3，整个过程中，金属失电子给N，N又失电子给O，相当于金属失电子给了氧气，根据得失电子守恒，2x＋3y＝0.015×4＝0.06……①；由图知，向反应后的溶液中逐滴加NaOH溶液，一开始没有沉淀，说明反应后的溶液中有硝酸剩余，之后沉淀(氢氧化镁和氢氧化铝)逐渐增多，当V(NaOH)＝a mL时，沉淀的质量最大，由于Mg～Mg2＋～Mg(OH)2、Al～Al3＋～Al(OH)3，则58 g·mol－1x＋78 g·mol－1y＝1.65 g……②，联立①、②得x＝0.015 mol，y＝0.01 mol，继续加NaOH溶液，氢氧化铝沉淀溶于NaOH溶液而氢氧化镁沉淀不溶于NaOH溶液，当V(NaOH)＝100 mL时，氢氧化铝沉淀溶解完，剩余的沉淀为Mg(OH)2，以此分析解答。 A项，结合分析知，(100－a) mL NaOH溶液用于溶解氢氧化铝，由Al(OH)3～OH－～[Al(OH)4]－知，(100－a) mL×1.0 mol·L－1＝0.01 mol，解得a＝90，正确；B项，合金中镁、铝的物质的量之比为0.015∶0.01＝3∶2，错误；C项，根据N原子守恒，50 mL稀硝酸中的溶质硝酸转化成NO、硝酸镁、硝酸铝及剩余的硝酸；NO与氧气的混合气体被NaOH溶液完全吸收生成NaNO3，则3n(NO)＝4n(O2)(得失电子守恒)，n(NO)＝×0.015 mol＝0.02 mol；根据镁、铝原子守恒，硝酸镁、硝酸铝的物质的量为0.015 mol、0.01 mol；图中共消耗n(NaOH)＝0.1 L×1.0 mol·L－1＝0.1 mol，形成沉淀至最大量时消耗的氢氧化钠为0.015 mol×2＋0.01 mol×3＝0.06 mol，溶解氢氧化铝沉淀消耗的氢氧化钠为(100－90) mL×10－3 L·mL－1×1.0 mol·L－1＝0.01 mol，说明有0.03 mol氢氧化钠用于中和硝酸，那么这部分被中和的硝酸为0.03 mol；故硝酸的总物质的量为0.02mol＋(0.015 mol×2＋0.01 mol×3)＋0.03 mol＝0.11 mol，该硝酸的物质的量浓度为＝2.2 mol·L－1，正确；D项，镁铝合金与硝酸反应时，合金作还原剂，则反应过程中转移电子的物质的量为2n(Mg)＋3n(Al)＝(2×0.015＋3×0.01)mol＝0.06 mol，正确。 15．（2025·江苏省连云港市赣榆区期中）工业上制备硝酸的设备和流程如图所示： （1）工业制备硝酸的原料有NH3、H2O和__________。 （2）热交换器内发生的化学反应为__________(填“放热”或“吸热”)反应。 （3）转化器中NH3发生反应的化学方程式为__________________________________。该反应过程中主要产物是NO而不是NO2的可能原因是____________________________________________________。 （4）吸收塔中主要发生的化学反应方程式是__________________________。该反应过程中，理论上每生成1 mol HNO3，转移的电子数为______mol。 （5）硝酸应该密封贮存在低温、避光处的原因是______________________________。 （6）用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 （ⅰ） 2NO2＋2NaOH＝NaNO3＋ NaNO2＋H2O （ⅱ） ①反应（ⅰ）中氧化剂是________(填化学式，下同)；反应（ⅱ）中还原剂是________。 ②工业上将NO2、NO通入石灰乳中可制备重要的工业原料Ca(NO2)2。该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1的原因是__________________________________________________________ __________________________________________。 【答案】（1）空气 （2）放热 （3）4NH3＋5O24NO＋6H2O 实验条件下NO稳定(或实验条件下NO2能分解生成NO和氧气) （4）3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO 1 （5）硝酸受热或见光易分解 （6）①NO2 NO2 ②若NO和NO2物质的量之比小于1∶1，会导致Ca(NO2)2产品中混有Cu(NO3)2杂质，若NO和NO2物质的量之比大于1∶1，会导致放出的气体中NO含量升高。 【解析】工业上制硝酸的原理：转化器中发生反应4NH3＋5O24NO＋6H2O、热交换器中发生反应2NO＋O2＝2NO2、吸收塔中发生的主要反应3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO。 （1）由图和分析知，工业制备硝酸的原料有NH3、H2O和空气；（2）热交换器内发生的化学反应为2NO＋O2＝2NO2，为放热反应；（3）转化器中NH3发生反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。该反应过程中主要产物是NO而不是NO2的可能原因是实验条件下NO稳定或实验条件下NO2能分解生成NO和氧气；（4）吸收塔中发生的主要反应3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，该反应过程中，＋4价N，分别升高为＋5价，降低为＋2价，理论上每生成1 mol HNO3，转移的电子数为1 mol；（5）硝酸应该密封贮存在低温、避光处的原因是硝酸受热或见光易分解；（6）①反应（ⅰ）中＋4价N元素和＋2价N元素均变为＋3价，故氧化剂是NO2；反应（ⅱ）中＋4价N元素分别变为＋3价和＋5价，还原剂是NO2；②根据反应（ⅰ）、反应（ⅱ）可知，若NO和NO2物质的量之比小于1∶1，会导致Ca(NO2)2产品中混有Ca(NO3)2杂质，若NO和NO2物质的量之比大于1∶1，会导致放出的气体中NO含量升高。 16．（2025·江苏省淮安市淮安区期中）氨氧化法生产硝酸的主要流程如下： 已知：“热交换”过程中NO会被O2氧化为NO2。 （1）“氧化”时，NH3在Pt催化、840～880℃条件下与O2反应转化为NO。 ①写出氨催化氧化的化学方程式：______________________________________。 ②若值偏高，会导致产物中NO含量降低，N2含量升高，其可能原因是___________________ ____________________。 （2）“气液分离”时，可得到少量稀硝酸。生成稀硝酸的反应为___________________________(用离子方程式表示)。 （3）浓硝酸一般存放在铁制容器中。碳钢在不同浓度硝酸中的腐蚀速率如图所示，当硝酸浓度高于30%，碳钢的腐蚀速率随硝酸浓度的增加而下降的原因是________________________________________。 （4）硝酸工业会产生含NO3－的酸性废水，可用磁性石墨烯负载纳米Fe/Cu还原去除，其转化机理如图所示。*表示吸附在磁性石墨烯表面的物种。 ①转化Ⅰ中，纳米Fe与NO3－反应生成Fe2＋的离子方程式为______________________________________。 ②研究发现，若废水初始pH较高，除氮效果会显著下降，原因是______________________________ _______________________________________________________________。 【答案】（1）①4NH3＋5O24NO＋6H2O ②过量的NH3和NO反应产生N2 （2）3NO2＋H2O＝2H＋＋2NO3－＋NO （3）硝酸浓度越大，碳钢表面生成的氧化膜越致密，腐蚀速率下降 （4）①Fe＋2H＋＋NO3－＝Fe2＋＋NO2－＋H2O ②若废水初始pH较高，则c(OH－)较大，Fe2＋容易转化为Fe(OH)2或Fe(OH)3沉淀覆盖在石墨烯表面，减少NO3－的吸附量，导致除氮效果差 【解析】氨气在空气的作用下氧化为NO，NO在热交换过程中被氧化为NO2，气液分离后NO2、水和空气共同反应生成硝酸。 （1）①“氧化”时，NH3在Pt催化、840~880℃条件下与O2反应转化为NO，化学方程式为：4NH3＋5O24NO＋6H2O；②若值偏高，过量的NH3和NO反应产生N2，会导致产物中NO含量降低，N2含量升高，故答案为：过量的NH3和NO反应产生N2；（2）“气液分离”时，可得到少量稀硝酸，生成稀硝酸的反应的离子方程式为：3NO2＋H2O＝2H＋＋2NO3－＋NO；（3）浓硝酸一般存放在铁制容器中，碳钢在不同浓度硝酸中的腐蚀速率如图所示，当硝酸浓度高于30%，碳钢的腐蚀速率随硝酸浓度的增加而下降的原因是：硝酸浓度越大，碳钢表面生成的氧化膜越致密，腐蚀速率下降；（4）①据转化机理图可知转化Ⅰ中，纳米Fe与NO3－反应生成Fe2＋的离子方程式为：Fe＋2H＋＋NO3－＝Fe2＋＋NO2－＋H2O；②研究发现，若废水初始pH较高，除氮效果会显著下降，原因是：若废水初始pH较高，则c(OH－)较大，Fe2＋容易转化为Fe(OH)2或Fe(OH)3沉淀覆盖在石墨烯表面，减少NO3－的吸附量，导致除氮效果差。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $