第19讲 氮及其氧化物 硝酸(Word教案)-【金版新学案】2027年高考化学高三总复习大一轮复习讲义(新高考·单选)
2026-09-15
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教辅
摘要:
该高中化学高考复习讲义聚焦氮及其氧化物、硝酸两大核心考点,依据元素存在与转化逻辑梳理氮的固定、氮气性质、氮氧化物性质及污染防治、硝酸性质与工业制法等内容,通过考点梳理、微思考辨析、方法指导、真题训练等环节,帮助学生构建知识网络,突破氮氧化物计算、硝酸氧化性等难点。
讲义突出实验探究与科学思维培养,如设计注射器中NO与O2反应实验探究性质,构建氮氧化物溶于水计算模型,结合分层练习和高考真题解析,落实科学探究与实践、科学思维素养,高效提升学生解题能力,为教师把控复习节奏提供系统指导。
内容正文:
第19讲 氮及其氧化物 硝酸
[课程标准] 1.了解氮元素的单质及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质和应用。2.了解氮的化合物对环境质量的影响。
考点一 氮及其氧化物
1.氮元素的存在与氮的固定
【微思考1】 下列说法中正确的是 (填序号)。
①氮的固定过程中N2均被氧化
②N2与O2在放电条件下直接化合成NO2是氮的固定
③将NH3在一定条件下转化为尿素属于氮的固定
④将空气加压降温分离出液态N2和O2,不是氮的固定
提示:④
2.氮气
写出下列有关反应的化学方程式:
①N2+3MgMg3N2;
②N2+3H22NH3;
③N2+O22NO。
3.氮气用途
(1)氮气常用作保护气,如焊接金属、填充灯泡、保存食品等。
(2)氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。
(3)液氮可用作制冷剂,应用于医学、科技等领域。
【微思考2】 (1)氮的非金属性很强,但N2非常稳定,为什么?
提示:在氮气分子中氮氮三键键能大,所以N2非常稳定。
(2)下列有关氮气用途的叙述中,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: 。
提示: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
4.氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物
氧化物的化学式
N2O
NO
N2O3
NO2、N2O4
N2O5
氮元素的价态
+1
+2
+3
+4
+5
(2)NO、NO2的比较
物质
NO
NO2
物理性质
无色气体,
难溶于水
通常为红棕色、有刺激性气味的气体
化学性质
与O2反应
2NO+O2
2NO2
与H2O反应
3NO2+H2O2HNO3+NO
【微思考3】 (1)下列说法中正确的是 (填序号)。
①46 g NO2所含分子数小于NA
②NO只能用排水法收集,不能用排空气法收集;而NO2只能用向上排空气法收集,不能用排水法收集
③向无色气体中通入O2(或空气),无色气体变为红棕色,则该无色气体是NO
④NO2与H2O反应生成HNO3,故NO2是酸性氧化物
⑤1 mol NO2与水反应转移电子的数目为 NA
提示:①②③⑤
(2)如何鉴别NO2与溴蒸气?
提示:①AgNO3溶液、②CCl4、③水、④加热。
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5.氮氧化物对环境的污染及其防治
(1)常见的污染类型
①光化学烟雾:NOx在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列光化学反应,产生的一种有毒的烟雾。
②酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨雪降到地面。
③破坏臭氧层:NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。
④NO与人体血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
工业尾气中的NOx常用碱液吸收处理,主要反应为
NO+NO2+2OH-2N+H2O
2NO2+2OH-N+N+H2O
②催化转化法
在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
【微思考4】 (1)NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是
。
提示:n(NO2)≥n(NO)
(2)在用碱液吸收时,下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
提示:BC
(3)吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 。
提示:NaNO3
氮气的性质及氮元素在自然界中的循环
1.(2025·重庆长寿区模拟)下列关于N2的叙述正确的是( )
A.N2是一种无色、无味且易溶于水的气体
B.在雷雨天,空气中的N2和O2可直接反应生成NO2
C.在N2与Mg反应生成Mg3N2的过程中,N2为还原剂
D.一定条件下,N2与H2合成NH3属于氮的固定
答案:D
解析:N2是一种无色、无味且难溶于水的气体,故A错误;放电条件下N2和O2发生氧化还原反应生成NO,化学方程式为N2+O22NO,不能直接生成NO2,故B错误;在N2与Mg反应生成Mg3N2的过程中,N2中N元素的化合价降低,为氧化剂,故C错误;N2与H2合成NH3是将游离态的氮转化为化合态的氮的过程,属于氮的固定,故D正确。
2.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 N,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属于自然固氮,A正确;由题图知,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N,N元素化合价由-3价升高到+5价,即生成1 mol N失去8 mol电子,根据得失电子守恒可知每生成1 mol N需要消耗2 mol O2,C正确;反应③中NO被氧化为N,反应⑤中N被还原为N2,D错误。
氮氧化物的制备及与水的反应
3.兴趣小组利用下列装置进行实验,能达到实验目的的是( )
A.制备NO
B.除去NO中NO2
C.收集NO
D.吸收尾气中的NO
答案:B
解析:铜丝与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,不能用于制备NO,A不能达到实验目的;NO2能与水发生反应3NO2+H2O2HNO3+NO,则可用水除去NO中的NO2,B能达到实验目的;NO的相对分子质量比空气仅大1,且能与空气中的O2反应,不能用排空气法收集,C不能达到实验目的;NO气体有毒且NO不与NaOH溶液发生反应,所以不能用NaOH溶液吸收NO尾气,D不能达到实验目的。
4.(2025·北京三模)在一支50 mL注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器,静置后观察现象①。打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹,观察现象②。振荡注射器,静置后再观察现象③。
下列关于该过程的分析不正确的是( )
A.现象①②,主要体现了NO难溶于水、还原性
B.现象②③,针筒示数:③<②
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C.过程中若将10 mL空气改成15 mL,现象③能观察到针筒内无气体剩余
D.此实验启示工业上制硝酸时充入适量O2,可以提高氮原子利用率
答案:C
5.(1)分别写出NO、NO2与O2和H2O恰好完全反应转化为HNO3的总化学方程式:
, 。
(2)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)4NO+3O2+2H2O4HNO3 4NO2+O2+2H2O4HNO3 (2)①O2 8 mL、4 mL
②NO 10.8 mL、1.2 mL
解析:(2)依据NO2与H2O的反应可知,剩余气体只能是O2或NO。①若剩余的气体为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。
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中的两者或三者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO+O22NO2,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,总反应式为4NO+3O2+2H2O4HNO3(4∶3)。
(2)若NO2和O2通入水中,总反应式为4NO2+O2+2H2O4HNO3(4∶1)。
(3)NO2、NO、O2三种混合气体通入水中:
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+2H2O4HNO3情况处理。
氮氧化物对环境的污染及其防治
6.(2025·江苏模拟)煤燃烧时,烟气中NO含量随温度和氧气含量的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.燃煤过程中发生了氮的固定
B.燃煤温度越高NO污染越重
C.含氧量越高越容易生成NO
D.煤燃烧不影响自然界氮循环
答案:D
解析:燃煤过程中氮气转化为一氧化氮,发生了氮的固定,A正确;由题图可知,随着温度升高,NO的含量升高,污染加重,B正确;由题图可知,随O2含量升高,NO含量升高,故含氧量越高越容易生成NO,C正确;由题图可知,煤燃烧将氮气转化为一氧化氮,污染环境,影响了氮循环,D错误。
7.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)2Ca(NO2)2+H2O
(2)使NO、NO2与石灰乳充分接触,加快吸收速率,提高吸收率 (3)产品中含有Ca(NO3)2 NO不能被完全吸收,污染空气 (4)3N+2H+N+2NO↑+H2O
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考点二 硝酸
1.物理性质
2.化学性质
(1)不稳定性:4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O。
(2)强氧化性:硝酸不论浓、稀都有强氧化性,而且浓度越大,氧化性越强。
按要求完成下列反应的化学方程式:
①与金属反应
稀硝酸与铜反应:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;
浓硝酸与铜反应:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
②与非金属反应
浓硝酸与C的反应: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++N3Fe3++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。
【微思考1】 (1)市售浓硝酸呈黄色的原因是 。
提示:HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中
(2)浓硝酸的保存方法是 。
提示:保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中,置于冷暗处
【微思考2】 用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应,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)待反应停止后,再加入少量的稀硫酸,这时Cu片上又有气泡产生,原因是
。
提示:(1)红棕 Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (2)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (3)加入稀硫酸后,氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成强氧化性酸,又能与过量的铜反应
【微思考3】 资料显示:浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。某学习小组据此验证浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按如图装置进行实验(夹持仪器已略去)。可选试剂:浓硝酸、稀硝酸(3 mol·L-1)、蒸馏水、浓硫酸、NaOH溶液。
按要求回答下列问题:
(1)实验开始前及结束后皆需通一段时间氮气,其目的分别是 。
(2)根据实验目的②、③、④中盛放的试剂依次是 、 、 。
(3)能证明氧化性的相对强弱的实验现象是 。
提示:(1)实验开始前需通氮气一段时间,目的是排出装置中的氧气,结束后通氮气,目的是排出装置中残留的氮氧化物,使其被收集或者吸收,防止污染空气
(2)蒸馏水 稀硝酸 浓硝酸
(3)③中气体仍为无色而④中气体变为红棕色
3.工业制法
(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+O22NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3:3NO2+H2O2HNO3+NO。
硝酸性质的实验探究
1.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
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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中木炭与浓硝酸发生了反应,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,说明③中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。
2.为解决铜与稀硝酸反应过程中装置内氧气对实验现象的干扰,以及实验后装置内氮氧化物的绿色化处理问题。某实验小组对装置进行微型化改造,设计如图所示的装置(试管底部有孔隙)。下列说法错误的是( )
A.装置内发生的化学反应方程式为3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
B.实验开始前需除去试管内的氧气,可拉动注射器B
C.该装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止
D.实验终止时,需将铜丝提拉上来后再拉动注射器A
答案:B
解析:装置内铜与稀硝酸反应,即3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,故A正确;实验开始时先拉动注射器A的活塞,其目的是除去反应前试管内的空气,故B错误;该实验装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止,故C正确;反应停止后,应先提拉粗铜丝,停止反应进行,再拉动注射器A,故D正确。
金属与硝酸反应的计算
3.100 mL稀HNO3和稀H2SO4组成的混合溶液中,两种酸的物质的量浓度之和为0.4 mol·L-1。向该溶液中加入足量的铜粉后加热,充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度最大值为(反应前后溶液体积变化忽略不计)( )
A.0.15 mol·L-1 B.0.24 mol·L-1
C.0.30 mol·L-1 D.0.36 mol·L-1
答案:B
解析:反应的离子方程式为3Cu+2N+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O,铜足量,由上述反应方程式可知,N和H+的物质的量之比为1∶4时,反应生成的铜离子物质的量最大,设HNO3、H2SO4各为x mol、y mol,则n(N)∶n(H+)=x∶(x+2y)=1∶4,x+y=0.4 mol·L-1×0.1 L,解得x=0.016 mol、y=0.024 mol,由方程式可知,生成铜离子的物质的量为0016 mol×=0.024 mol,故铜离子的最大浓度为=0.24 mol·L-1。
4.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+N+4H+Fe3++NO↑+2H2O (2)Fe2+ (3)0.1 0.2 (4)3.36
解析:(3)在Oa段N完全转化为NO,由(1)的离子方程式可得,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+N+4H+Fe3++NO↑+2H2O
0.1 mol 0.1 mol
Fe+2H+Fe2++H2↑
0.1 mol 0.05 mol
所以标准状况下V=(0.1 mol+0.05 mol)×22.4 L·mol-1=3.36 L。
1.金属与硝酸反应计算的思维模型
2.金属与硝酸反应的计算方法
(1)得失电子守恒法:金属失电子数=n(NO2)+3n(NO)。
(2)原子守恒法:n(HNO3)=xn[M(NO3)x]+n(NO2)+n(NO)(x代表金属元素的化合价)。
若向反应后溶液中加入NaOH溶液恰好使沉淀完全,此时溶质为NaNO3,则存在:
n(Na+)=n(N)=n(HNO3)-n(NO)-n(NO2)。
(3)电荷守恒法:HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH-)有c(N)=c(H+)+x×c()。起酸性作用的HNO3的物质的量是金属的物质的量和金属所带电荷数的乘积,可表示为n(HNO3)酸性=xn(Mx+)=n(e-)(Mx+代表金属离子)。
(4)离子方程式计算法:金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时,由于硝酸盐中N在硫酸提供H+的条件下能继续与金属反应,故此类题目应用离子方程式3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O来计算。先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或N进行相关计算,且要符合电荷守恒。
学生用书⬇第125页
硝酸盐热稳定性实验探究
5.实验小组对Cu(NO3)2的热稳定性进行探究。如图1所示的实验装置A中,用酒精喷灯对Cu(NO3)2固体加热,产生红棕色气体,在装置C中收集到无色气体,经验证为O2。当反应结束以后,试管中残留固体为红色。
(1)从实验安全角度考虑,需要在A、B间加入 装置。
(2)图2为Cu(NO3)2样品加热过程的热重曲线(样品质量分数w%随温度变化的曲线)。Cu(NO3)2加热到200 ℃的化学方程式为 ,
继续加热至1 000 ℃生成 (填化学式)固体。
答案:(1)防倒吸 (2)2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑ Cu2O
解析:(1)固体加热产生气体通入溶液中,从实验安全角度考虑,应该在两种装置之间加防倒吸装置;(2)从热重曲线上得出,加热到200 ℃时,固体质量剩余42.6%,设开始时Cu(NO3)2样品为1 mol,即质量为188 g,则加热至200 ℃后剩余固体质量为188 g×42.6%≈80 g,其中所含铜元素的质量为64 g,则80 g-64 g=16 g,刚好为氧元素的质量,因此加热到200 ℃时Cu(NO3)2分解为CuO、NO2、O2,反应的化学方程式为2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑;继续加热至1 000 ℃时CuO分解,固体只剩余Cu2O。
硝酸的工业制法
6.硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。
下列说法正确的是( )
A.流程中,N2、NH3和NO作反应物时,均作还原剂
B.合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高NH3的平衡产率
C.吸收塔中通入空气的目的是提高NO的转化率
D.可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料
答案:C
解析:氮气和氢气在合成塔中发生反应N2+3H22NH3生成NH3,NH3在氧化炉中发生反应4NH3+5O24NO+6H2O生成NO,NO与空气在吸收塔中发生反应2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO制得硝酸,据此回答。在合成氨反应N2+3H22NH3中,N2中氮元素化合价从0价降低到-3价,N2作氧化剂;NH3在氧化炉中发生反应4NH3+5O24NO+6H2O,NH3中氮元素化合价升高,NH3作还原剂;NO在吸收塔中发生反应2NO+O22NO2,NO中氮元素化合价升高,NO作还原剂,A错误;合成氨的正反应是放热反应,升温会使平衡逆向移动,降低NH3的平衡产率;增压使平衡正向移动,能提高NH3的平衡产率,B错误;吸收塔中发生反应2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO,通入空气,提供O2,使NO能充分反应,提高NO的转化率,C正确;浓硝酸具有强氧化性,在常温下能与铜反应,不能用铜作为盛装浓硝酸的罐体材料,D错误。
1.正误判断
(1)(2025·黑、吉、辽、蒙卷)制备少量NO避免其被氧化 ( )
(2)(2024·浙江6月选考)HNO3见光易分解,应保存在棕色试剂瓶中 ( )
(3)(2024·湖北卷)王水溶解铂,是因为浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性 ( )
(4)(2024·江苏卷)汽车尾气处理:2NO+4CON2+4CO2 ( )
(5)(2024·江苏卷)硝酸工业中NH3的氧化反应:4NH3+3O22N2+6H2O ( )
(6)(重庆卷)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
( )
答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)×
2.(2025·广东卷)按如图组装装置并进行实验:将铜丝插入溶液中,当c中红色褪去时,将铜丝拔离液面。下列叙述错误的是( )
A.a中有化合反应发生,并有颜色变化
B.b中气体变红棕色时,所含氮氧化物至少有两种
C.c中溶液红色刚好褪去时,HC恰好完全反应
D.若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热,则c中溶液颜色会褪去
答案:C
解析:化合反应是由两种或两种以上物质生成一种新物质的反应,铜与稀硝酸反应产生蓝色的硝酸铜溶液,同时生成的无色NO与装置中空气发生化合反应生成红棕色的NO2:2NO+O22NO2,故A正确;a中产生的NO可与b中空气中的氧气反应生成NO2,同时NO2存在平衡转化:2NO2⥫⥬N2O4,若NO未反应完全,则b中存在3种氮氧化物,若NO完全转化为NO2,则b中存在2种氮氧化物,B正确;酚酞的变色范围为8.2~10.0,则c中溶液红色刚好褪去时,溶液仍显碱性,碳酸氢根离子并未完全反应,C错误;将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热,生成酸性氧化物SO2,过量的SO2可与NaHCO3发生反应:SO2+NaHCO3NaHSO3+CO2而使溶液呈酸性,故c中溶液颜色会褪去,D正确。
学生用书⬇第126页
3.(2024·湖南卷)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+H2O2HNO3+NO
D.铜丝与液面脱离接触,反应停止,原因是硝酸消耗完全
答案:C
解析:金属铜与稀硝酸不会发生钝化,开始反应速率较慢,可能的原因是铜表面有氧化铜,故A项说法错误;由于装置内有空气,铜和稀HNO3反应生成的NO迅速被空气中的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,故B项说法错误;装置内氧气逐渐被消耗,生成的NO2的量逐渐达到最大值,同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应,化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,气体颜色变浅,故C项说法正确;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,最终铜丝与液面脱离接触,反应停止,故D项说法错误。
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