大单元二 第五章 第20讲 氮及其氧化物 硝酸（教师用书word）-【步步高】2025年高考化学大一轮复习讲义（人教版 浙江专用）

第20讲　氮及其氧化物　硝酸 [复习目标]　1.了解氮及其氧化物的主要性质及应用；了解氮氧化物对环境的影响。2.掌握硝酸的性质及应用。 考点一　氮及其氧化物 1．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。 (2)化学性质 (3)下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？ ①文物馆将贵重文物保存在氮气中________。 ②氮气是合成氨工业的重要原料________。 ③雷电是自然界重要的固氮方式________。 ④医疗上，液氮是常见的冷冻剂________。 答案　①N2的稳定性　②N2的氧化性　③N2的还原性　④N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量 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 思考　已知液溴极易汽化成红棕色的溴蒸气，你能设计哪些简单的实验鉴别二氧化氮和溴蒸气。 提示　方案一　将气体分别溶于盛有少量有机溶剂(如苯、四氯化碳)的试管中，溶液变橙红色的是溴蒸气，无变化的是NO2。 方案二　将气体分别通入盛有少量水的试管中，溶液变黄的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。 方案三　将气体分别通入盛有少量硝酸银溶液的试管中，产生淡黄色沉淀的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。 4．氮氧化物对环境的影响 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NO2与水反应制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　) 4．NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象(　　) 5．高温、高压、催化剂条件下氮气与氢气反应时，氮气作还原剂(　　) 6．NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂(　　) 7．NO易溶于水，所以只能用排空气法收集(　　) 8．将NH3在一定条件下转化为尿素属于氮的固定(　　) 答案　1.√　2.×　3.×　4.×　5.×　6.×　7．×　8.× 一、氮在自然界中循环图的理解 1．自然界中氮的循环如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．工业合成氨属于人工固氮 B．雷电作用下N2与O2发生了化学反应 C．在氮的循环中不涉及氧化还原反应 D．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化 答案　C 解析　工业合成氨是氮气和氢气在高温、高压和催化剂条件下生成氨气，属于人工固氮，故A正确；雷电作用下N2与O2发生反应生成NO，故B正确；在氮的循环中，工业合成氨、雷电作用过程中N元素化合价均改变，涉及氧化还原反应，故C错误；含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，如氨气可合成尿素，故D正确。 2．(2023·济南高三模拟)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是(　　) A．①和②均属于氮的固定 B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环 C．④中每生成1 mol NO，消耗2 mol O2 D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化 答案　D 解析　反应①将N2转化为NO，属于氮的固定，反应②属于植物固氮，A正确；由图示知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；反应④是O2将NH3氧化为NO，N元素化合价由－3价升高到＋5价，即生成1 mol NO失去8 mol电子，根据得失电子守恒可知每生成1 mol NO需要消耗2 mol O2，C正确；反应③中NO被氧化为NO，反应⑤中NO被还原为N2，D错误。 二、氮氧化物溶于水问题分析 3．NO、NO2产生酸雨的过程可表示为 (1)写出该循环中两步反应的化学方程式： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (2)分别写出NO或NO2与O2、H2O恰好反应完全转化为HNO3的总化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________。 (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________，则NO2、O2的体积分别是________。 ②若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。 答案　(1)①2NO＋O2===2NO2　②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3　4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 (3)①O2　8 mL、4 mL　②NO　10.8 mL、1.2 mL 解析　(3)依据NO2与H2O的反应可知，剩余气体只能是O2或NO。①若剩余O2，则按n(NO2)∶n(O2)＝4∶1恰好反应的气体为10 mL，V(NO2)＝10 mL×＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL；②若剩余气体为 2 mL NO，则按n(NO2)∶n(O2)＝4∶1恰好反应的气体为 12 mL－2 mL×3＝6 mL，V(O2)＝6 mL×＝1.2 mL，V(NO2)＝12 mL－1.2 mL＝10.8 mL。 三、废气中氮氧化物的治理 4．(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：_____________________________。 (2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3＋6NO5N2＋6H2O，写出氨气转化NO2的化学方程式：______________________________________________________________， 该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为__________。 (3)工业尾气中氮氧化物常采用碱液吸收法处理。 ①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②NO与NO2按物质的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是________________。 ③NO2、NO的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)________n(NO)，若不能完全吸收，你认为可以采取哪种最简单的措施确保有害气体被完全吸收：________________________________________________________________________。 答案　(1)2CO＋2NON2＋2CO2 (2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O　4∶3 (3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②NaNO2　③≥　补充适量空气 5．亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料，可配制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图： (1)等物质的量的NO与NO2被Ca(OH)2吸收，反应的化学方程式为______________ ________________________________________________________________________。 (2)吸收时，采用气—液逆流接触吸收(尾气从塔底进入，石灰乳从塔顶喷淋)，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)该工艺需控制NO和NO2的物质的量之比接近1∶1，若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致__________；若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致____________________________________。 (4)生产中需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O (2)使NO、NO2与石灰乳充分接触，加快吸收速率，提高吸收效率 (3)产品中含有Ca(NO3)2　NO不能完全吸收，污染空气 (4)3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O 废气中氮氧化物的脱硝方法 (1)汽车尾气一般用催化转化法，在催化剂等条件下，将氮的氧化物转化为N2。 (2)硝酸工业尾气一般采用碱液吸收法，将氮的氧化物转化为化工原料或产品。 考点二　硝酸 1．物理性质 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 2．化学性质 (1)不稳定性 反应：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。 (2)强氧化性 硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 ①与金属反应 稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O； 浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 ②与非金属反应 浓硝酸与C反应的化学方程式：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＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 (3)与有机物反应 ①硝化反应(与反应)： ＋HNO3＋H2O。 ②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变黄色。 1．常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化(　　) 2．可用稀HNO3与FeS固体反应制取H2S(　　) 3．铜、碳分别与浓HNO3反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性(　　) 4．在酸性条件下，NO与I－、Fe2＋、SO等离子均不能大量共存(　　) 5．Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中(　　) 6．试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，也可用氨水除去(　　) 7．浓HNO3和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同(　　) 8．浓HNO3溅到皮肤上，皮肤会变黄(　　) 答案　1.√　2.×　3.×　4.√　5.√　6.×　7.√　8.√ 一、硝酸性质的实验探究 1．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　) 实验操作 现象 解释或结论 ① 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＋ ② 浓HNO3久置或光照 变黄色 HNO3不稳定易分解 ③ 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 ④ 用玻璃棒蘸取浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红后褪色 浓HNO3具有酸性和强氧化性 A.①② B．③④ C．②③④ D．②④ 答案　D 解析　过量的Fe粉加入稀HNO3生成Fe2＋，加入KSCN溶液时颜色不变，故①错误；浓HNO3久置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3，故②正确；Al箔遇浓HNO3钝化，稀HNO3会使Al箔溶解，故③错误；浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故④正确。 2．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中木炭与浓硝酸产生了反应 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 答案　D 解析　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中木炭能与浓硝酸发生反应，故B正确；根据①和②，浓硝酸分解产生红棕色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。 二、硝酸与金属反应问题分析 3．向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。 (1)反应开始阶段产生________色气体，化学方程式为____________________________。 (2)反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为______________________ __________________________________________________。 (3)当溶解1.92 g Cu时，若只得到NO2、NO两种气体共1.12 L(标准状况)，计算反应消耗HNO3的物质的量(写出计算过程)：_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)等反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是_______________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)红棕　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　(3)被还原的n(HNO3)＝＝0.05 mol；反应生成n[Cu(NO3)2]＝＝0.03 mol，所以反应消耗n(HNO3)＝0.03 mol×2＋ 0.05 mol＝0.11 mol　(4)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成HNO3，又能与过量的铜反应 4．(2023·天津高三期末)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。 答案　(1)Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O　(2)Fe2＋　(3)0.1　0.2　(4)3.36 解析　(3)在Oa段NO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＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O 　　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。 金属与硝酸反应计算的思维流程 1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)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 (2021·河北，10D)(　　) (2)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 (2021·山东，5C)(　　) (3)将铜丝插入浓硝酸中，制备NO(2021·广东，12A)(　　) (4)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 (2022·重庆，3C)(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 2．(2023·山东，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 答案　D 解析　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不符合题意；蔗糖和淀粉水解时常采用稀硫酸作催化剂，B不符合题意；清洗附有银镜的试管用稀硝酸，反应原理为3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O，C不符合题意；苯的磺化是苯和浓硫酸共热生成苯磺酸的反应，故不需要用到浓硫酸和浓硝酸的混合溶液，D符合题意。 3．(2022·江苏，8)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　) A．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 答案　A 解析　自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮是将N2转化为NO，A错误；侯氏制碱法发生反应的化学方程式为H2O＋NH3＋CO2＋NaCl ===NaHCO3↓＋NH4Cl，B正确；氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，D正确。 4．[2019·江苏，16(2)②]NO和NO2的尾气处理。可用NaOH溶液吸收，主要反应： NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O 2OH－＋2NO2===NO＋NO＋H2O 吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体的主要杂质是__________(填化学式，下同)；吸收后排放的尾气含量较高的氮氧化物是__________。 答案　NaNO3　NO 课时精练 1．二十四节气是中国历法的独特创造。四月农谚：“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是节气谷雨。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是(　　) A．K B．N C．P D．C 答案　B 2．据研究，NO广泛分布于生物体内各组织中，可将积存在血管壁上的脂肪、胆固醇带走，被称为“血管清道夫”。下列说法中错误的是(　　) A．NO极易与氧气反应生成一种红棕色气体 B．实验室中，可利用铜与稀硝酸的反应制取NO C．人体吸入大量NO气体，可以预防心血管疾病 D．雷雨天气，氮气和氧气能生成NO 答案　C 3．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对应不准确的一组是(　　) A．硝酸能与FeO反应——酸性和氧化性 B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性 C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性 答案　D 解析　D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证，D项不准确。 4．(2023·湖州高三联考)下列关于氮及其化合物的探究，结论和解释正确的是(　　) 操作和现象 结论和解释 A 铜丝溶解于稀HNO3，生成无色气体 金属能与强酸反应置换出氢气 B NH3能使热的氧化铜产生红色物质 NH3有还原性 C N2与H2混合加热不反应 N的非金属性弱 D NO2被NaOH溶液吸收 NO2是酸性氧化物 答案　B 解析　铜丝溶解于稀HNO3，生成硝酸铜、NO和水，无色气体为NO，不会生成氢气，故A错误；NH3能使热的氧化铜产生红色物质，原理是3CuO＋2NH3N2＋3Cu ＋3H2O，说明氨气具有还原性，故B正确；N2与H2混合，在催化剂、高温、高压的条件下反应生成氨气，没有催化剂时加热反应速率慢，生成物的含量少，但不能说明N的非金属性弱，故C错误；NO2被NaOH溶液吸收，生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，发生歧化反应，体现NO2的氧化性和还原性，没有体现酸性，故D错误。 5．某集气瓶内装有红棕色气体，加入足量蒸馏水后盖上玻璃片振荡，得橙黄色溶液，气体颜色消失；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是(　　) A．N2、NO2、Br2(g) B．NO2、NO、N2 C．NO2、NO、O2 D．N2、O2、Br2(g) 答案　A 解析　溴蒸气和二氧化氮气体均呈红棕色，所以至少含有溴蒸气和二氧化氮气体中的一种；溴水为橙黄色，所以含有溴蒸气；再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，说明有一氧化氮存在，二氧化氮在水溶液中发生氧化还原反应生成硝酸和一氧化氮无色气体，再打开玻璃片后，一氧化氮遇到氧气迅速变为二氧化氮，所以至少还存在二氧化氮或NO气体中的一种。 6．(2022·北京，12)某MOFs的多孔材料刚好可将N2O4“固定”，高能选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。 已知：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0 下列说法不正确的是(　　) A．温度升高时不利于NO2吸附 B．多孔材料“固定”N2O4，促进2NO2(g)N2O4(g)平衡正向移动 C．制备HNO3的原理为：2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3 D．每制备0.4 mol HNO3，转移电子数约为6.02×1022 答案　D 解析　二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于NO2的吸附，故A正确；四氧化二氮被固定后，四氧化二氮的浓度减小，二氧化氮转化为四氧化二氮的平衡向正反应方向移动，故B正确；由题意可知，被固定后的四氧化二氮与氧气和水反应生成硝酸，反应的化学方程式为2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3，故C正确；四氧化二氮转化为硝酸时，生成1 mol硝酸，反应转移1 mol电子，则每制备0.4 mol硝酸，转移电子数约为0.4NA，即2.408×1023，故D错误。 7．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 答案　B 解析　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。 8．(2023·湖北宜昌模拟)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 答案　C 解析　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。 9．(2024·台州高三检测)一定温度下，探究铜与稀HNO3反应过程如下： 下列说法不正确的是(　　) A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大 C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解 答案　B 解析　B项，步骤Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中大，因为部分硝酸转化成了一氧化氮，因此反应速率比Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大，错误；C项，由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快，说明NO2对该反应具有催化作用，正确；D项，当活塞不再移动时，再抽入空气，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，能够与铜继续反应，正确。 10．某同学做“FeSO4被HNO3氧化”的实验，发现溶液变为深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO与Fe2＋或Fe3＋反应，使溶液变为深棕色，设计下列装置探究。下列说法错误的是(　　) A．先检查装置气密性，加入药品后，关闭c，打开a和b，再通入一段时间N2 B．关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO与Fe2＋反应 C．甲中反应一段时间后，更新丙、丁中试剂，关闭a和b，打开c，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO2也可与Fe2＋反应 D．该实验的缺陷是缺少尾气处理装置 答案　C 解析　先检查装置气密性，加入药品后，为防止装置中的氧气影响实验结果，需关闭c，打开a和b，通入一段时间氮气，将装置内的空气排尽，故A正确；关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，浓硝酸与Cu反应生成NO2，NO2通入水中与水反应生成NO，NO进入丙和丁后，丙中含亚铁离子的溶液变为深棕色，而丁中无明显变化，说明NO与Fe2＋反应，故B正确；甲中反应一段时间后浓硝酸变稀，生成的气体中有NO，所以该操作无法证明NO2是否与Fe2＋反应，故C错误；实验中未反应的NO2和NO会污染空气，需要尾气处理装置，故D正确。 11.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9.6 g Cu。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(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是(　　) A．原混合酸中NO的物质的量为0.1 mol B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生的是氢气 C．第二份溶液中的最终溶质是FeSO4 D．稀硫酸浓度为2.5 mol·L－1 答案　A 解析　铁粉既能与硝酸反应，也能与硫酸反应，从题图看出OA段产生的是NO，发生反应为Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生的是氢气，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可知OA段NO完全反应，第二份溶液中n(NO)＝n(Fe)＝＝0.1 mol，溶液中最终溶质为FeSO4，此时反应的铁的质量是14.0 g(即0.25 mol)，故原混合酸中H2SO4浓度为＝2.5 mol·L－1，NO物质的量为0.2 mol。 12．科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中氨有关，转化关系如图所示： 回答下列问题： (1)从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有__________(写化学式)。 (2)写出SO2转化为SO3的化学方程式：______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)工业上合成氨的化学方程式为_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)实验室长期保存浓硝酸需使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处，其原因为____________ _____________________________________________________(用化学方程式表示)。 (5)氨与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________。 答案　(1) SO2、SO3、N2O5　(2) 2SO2＋O22SO3　(3) N2＋3H22NH3　(4) 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O　(5) 6NO＋4NH35N2＋6H2O 解析　(1)酸性氧化物是能与碱反应得到盐和水的氧化物，符合要求的有SO2、SO3和N2O5。(5)氨气中的氮为－3价，一氧化氮中的氮为＋2价，因此二者可以在一定条件下发生归中反应得到氮气：6NO＋4NH35N2＋6H2O。 13．某学习小组为探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按如图所示装置进行实验(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－1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。 请回答下列问题： (1)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________________________________________________________________________。 (2)实验的具体操作：先检查装置的气密性，再加入药品，然后__________________，最后滴加浓硝酸。 (3)装置①中发生反应的化学方程式是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)装置②的作用是_________________________________________，发生反应的化学方程式是_________________________。 (5)该小组得出的结论所依据的实验现象是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验方案来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。 a．加热该绿色溶液，观察颜色变化 b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化 c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化 d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化 答案　(1)3 mol·L－1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液　(2)打开弹簧夹，通入一段时间CO2，关闭弹簧夹，将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内　(3)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(4)将NO2转化为NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色　(6)acd 解析　(1)根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO，装置④盛放浓硝酸，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀HNO3不能氧化NO，所以装置③中应该盛放3 mol·L－1稀硝酸。 (2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO3之前需要通入一段时间的CO2赶走装置中的空气，然后将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。 (5)NO通入稀HNO3后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3的装置③液面上方没有颜色变化即可说明。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置④的液面上方会产生红棕色气体。 (6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)，再观察颜色变化，也可在饱和Cu(NO3)2溶液中通入NO2，观察比较反应前后的颜色变化(d方案)，确定是不是因为溶有NO2引起的。 学科网（北京）股份有限公司 $