资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩10页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
【同步讲义】高中化学（鲁科版2019）必修第一册--第23讲 硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响 讲义
展开
这是一份【同步讲义】高中化学（鲁科版2019）必修第一册--第23讲 硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响 讲义，文件包含同步讲义高中化学鲁科版2019必修第一册--第23讲硝酸的性质人类活动对氮循环和环境的影响学生版docx、同步讲义高中化学鲁科版2019必修第一册--第23讲硝酸的性质人类活动对氮循环和环境的影响教师版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共23页， 欢迎下载使用。
第23讲 硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响
目标导航
课程标准
课标解读
1．结合真实情境并通过实验探究，了解硝酸的主要性质，认识硝酸在工业和农业生产中的重要意义。
2．结合真实情境，认识氮的化合物在农业生产中的应用和对生态环境的影响。
1．能从物质类别和化合价角度预测硝酸的性质及转化能根据教材中给出的硝酸的性质的探究问题，设计简单的实验方案，完成操作，观察现象，对实验现象做出解释。
2．能主动关心与氮的氧化物有关的环境保护等社会热点问题，形成与环境和谐共处，合理利用自然资源的观念。
知识精讲
知识点01 硝酸的性质
1．实验探究硝酸的性质
实验装置
及操作
实验现象
瓶口产生白雾，闻到刺激性气味
反应缓慢，有少量无色气泡产生，溶液变蓝
反应剧烈，有大量红棕色气泡产生，溶液变蓝
无明显现象
2．物理性质
颜色
状态
气味
密度
特性
无色
液态
刺激性
比水的大
易挥发
3．化学性质
（1）酸的通性
①电离方程式：HNO3H++NO3－
②酸碱指示剂：能够使石蕊试液变红
③能与金属、碱、碱性氧化物等反应
（2）不稳定性
①性质：浓硝酸受热或见光分解
②反应：4HNO3（浓）4NO2↑+O2↑+2H2O
（3）强氧化性
4．用途
（1）制造炸药、染料等重要的化工原料
（2）实验室里重要的化学试剂
【即学即练1】硝酸是重要的化工原料，在工业上可用于制造化肥、农药、炸药和染料等。下列关于浓硝酸性质的描述不正确的是（ ）。
A．难挥发 B．能溶于水
C．能与碳反应 D．能与氨气反应
【解析】选A。浓硝酸是一种易挥发的无色有刺激性气味的液体，A选项错误；浓硝酸以任意比和水互溶，B选项正确；浓硝酸具有强氧化性，在加热条件下能够将碳氧化成二氧化碳，自身被还原成二氧化氮，C选项正确；浓硝酸具有酸性，能够和碱性气体氨气发生化合反应生成硝酸铵，D选项正确。
知识点02 人类活动对氮循环和环境的影响
1．含氮物质的来源及危害
（1）空气中的含氮物质及危害
（2）水体中的含氮物质及危害
2．减少人类活动对氮循环和环境影响的措施
（1）控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。
（2）增强生态系统对有害物质的吸收能力。
【即学即练2】下列因果关系不正确的是（ ）。
选项
原因
结果
A
植树造林
温室效应
B
SO2和NO2大量排放
酸雨
C
汽车尾气的排放
光化学烟雾
D
含氮、磷等生活废水的大量排放
赤潮
【解析】选A。温室效应是CO2引起的，植树造林能降低大气中的CO2的浓度，缓解温室效应；B项，SO2和NO2等酸性气体的大量排放，会导致酸雨；C项，汽车尾气中含氮氧化物、碳氢化合物，可引起光化学烟雾；D项，氮、磷等营养元素可使水体富营养化，引起赤潮。
能力拓展
考法01 硝酸的强氧化性及应用
【典例1】（2021·南京高一期末检测）某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物，设计如下实验。
（1）甲同学设计实验如图甲。
红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当如图甲连接实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。
①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有________（填选项字母）。
a．酸性 b．挥发性 c．不稳定性
②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，________（填“能”或“不能”）说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为____________________。
（2）乙同学设计实验如图乙。
如图乙连接实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，________（填“能”或“不能”）说明木炭与浓硝酸未反应，是因为____________________。
（3）丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾能将NO、NO2氧化成NO3－，MnO4－被还原为Mn2+。
①如图连接装置后，需进行的实验操作为______________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的为__________________________________。
②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为_________________________。
③能证明木炭被氧化的实验现象为_________________________。
④D装置中发生反应的离子方程式为________________________________。
【解析】（1）①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色NO2气体，说明试管内有硝酸蒸气，证明浓硝酸具有挥发性；NO2气体可能是硝酸分解产生，证明浓硝酸具有不稳定性，选bc；②木炭与空气中的氧气反应也能生成了二氧化碳，所以沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，不能证明木炭与浓硝酸发生了反应；（2）挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应消耗石灰水，所以沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，不能证明木炭与浓硝酸未反应；（3）①涉及气体制备的实验要检验装置气密性，所以连接装置后，需进行的实验操作为检查装置气密性；为防止空气对实验的干扰，加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，将装置中的空气排尽。②木炭与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮、水，反应的化学方程式为C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O。③若石灰水变浑，可证明木炭被氧化为二氧化碳，所以能证明木炭被氧化的实验现象为C中石灰水变浑浊。④D装置中NO被氧化为NO3－，MnO4－被还原为Mn2+，发生反应的离子方程式为5NO+3MnO4－+4H+＝5NO3－+3Mn2++2H2O。
【答案】（1）①bc②不能木炭与空气中的氧气反应也能生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊
（2）不能挥发出的硝酸和生成的NO2消耗了石灰水
（3）①检查装置气密性将装置中的空气排尽
②C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
③C中石灰水变浑浊
④5NO+3MnO4－+4H+5NO3－+3Mn2++2H2O
【知识拓展】硝酸的强氧化性
1．硝酸和酸碱指示剂的反应
（1）紫色石蕊试液先变红，后褪色
（2）紫色石蕊试液只变红，不褪色
2．硝酸和金属的反应
（1）除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可能氧化所有的金属。
①Ag+2HNO3（浓）AgNO3+NO2↑+H2O
②3Ag+4HNO3（稀）3AgNO3+NO↑+2H2O
（2）活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。
①还原产物
②表现性质：强氧化性和酸性
（3）Fe、Al与浓硝酸反应
①温度不同，反应不同
②应用：在常温下用铝质或铁质容器盛放浓硝酸
4．浓硝酸和非金属的反应
（1）反应规律：非金属+浓硝酸最高价氧化物或其最高价含氧酸+NO2↑
（2）反应举例
①C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
②S+6HNO3（浓）H2SO4+6NO2↑+3H2O
③P+5HNO3（浓）H3PO4+5NO2↑+H2O
（3）表现性质：只表现出强氧化性
5．硝酸与还原性化合物反应
（1）－2价硫：3H2S+2HNO3（稀）3S↓+2NO↑+4H2O
（2）+4价硫：3Na2SO3+2HNO3（稀）3Na2SO4+2NO↑+H2O
（3）－2价碘：6I－+8H++2NO3－3I2+2NO↑+4H2O
（4）+2价铁：3Fe2++4H++NO3－3Fe3++2H2O+NO↑
考法02 与硝酸有关的计算
【典例2】已知Mg与稀HNO3反应，还原产物是N2O；若HNO3极稀，则还原产物为NH3，并与过量HNO3反应生成NH4NO3。现有9.6g Mg与1L 1.1mol·L－1 HNO3（过量）充分反应后收集到amL气体（标况），同时测得c（NH4+）＝0.08mol·L－1（设反应前后溶液体积不变）。求：
（1）a＝________。
（2）有__________mol HNO3被还原。
（3）反应后溶液的pH＝__________。
（4）反应后溶液中c（NO3－）＝____________mol·L－1。
【解析】（1）由于HNO3过量，显然产生的气体为N2O，根据电子守恒有：×2＝1L×0.08mol·L－1×［5－（－3）］+×（5－1）×2，解得：a＝448mL。（2）被还原的HNO3包括两部分：一是用于生成N2O，二是用于生成NH4+，其总量为：1L×0.08mol·L－1+×2＝0.12mol。（3）参加反应的HNO3总量为：×2+1L×0.08mol·L－1×2+×2＝1.0mol，剩余HNO3的物质的量为：1L×1.1mol·L－1－1.0mol＝0.1mol，c（H+）＝＝0.1mol·L－1，pH＝1。（4）反应后溶液中NO3－的物质的量等于HNO3的总物质的量减去被还原的HNO3的物质的量，即1L×1.1mol·L－1－0.08mol·L－1×1L－×2＝0.98mol，所以反应后c（NO3－）＝＝0.98mol·L－1。
【答案】（1）448 （2）0.12 （3）1 （4）0.98
【知识拓展】金属与硝酸反应的计算
1．硝酸与金属反应的规律
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下图表示：
可以看出，随HNO3浓度的降低，还原产物会由NO2变成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NO3－与Cu2+结合成Cu（NO3）2，NO3－的物质的量为Cu2+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：
①Fe+4HNO3（稀）Fe（NO3）3+NO↑+2H2O
②3Fe（过量）+8HNO3（稀）3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O
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）33Fe（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。
2．常用解题方法
（1）原子守恒：n（HNO3）＝n（NO3－）+n（还原产物中氮原子）。
（2）电子守恒：氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
（3）电荷守恒：Mn+和H+所带正电荷总数等于NO3－所带负电荷总数
（4）利用离子方程式计算：
硝酸与硫（盐）酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO3－借助硫（盐）酸中的H+仍能继续与金属反应。
考法03 氮及其化合物间的转化关系
【典例3】（2022·福建泉州高一下学期期中）将黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下列变化填空：
（1）甲是________，乙是________，丙是________。
（2）混合气体A的主要成分是____________。
（3）丙与溶液D反应的化学方程式是______________________。
（4）若将32.0g丙跟一定量的D的浓溶液反应，丙消耗完时，共产生13.44L（标准状况）气体。则所消耗D的物质的量为________。
【解析】由反应③可推测单质丙为单质铜，则溶液D中存在硝酸，进一步结合反应①②以及黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，得知A为CO2与NO2的混合气体，B为NO，甲为C，乙为浓硝酸。（4）n（Cu）＝＝0.5mol，n（气体）＝＝0.6mol。利用氮原子守恒，消耗硝酸的物质的量为n（HNO3）＝2n（Cu）+n（气体）＝2×0.5mol+0.6mol＝1.6mol。
【答案】（1）C；浓硝酸；Cu（2）CO2和NO2
（3）3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O（4）1.6mol
【知识拓展】氮及其化合物间的转化关系
1．氮元素的价-类图
2．氮元素的化合价与氧化性、还原性的关系
价态
代表物
性质
－3
NH3、Mg3N2、NH4Cl
只有还原性
0
N2
既有氧化性，又有还原性
+1
N2O
+2
NO
+3
N2O3、HNO2、NaNO2
+4
NO2、N2O4
+5
N2O5、HNO3、NaNO3
只有氧化性
考法04 环境污染及保护
【典例4】（2020~2021学年北京房山区高一上期末）下图为某城市某日空气质量报告，下列叙述与报告内容不相符的是（ ）。
A．该日空气首要污染物是PM2.5
B．该市空气质量等级属于重度污染
C．污染物NO2可能主要来源于机动车尾气
D．CO、SO2均可导致酸雨
【解析】选D。由空气质量报告可知，PM2.5指数最大，因此该日空气首要污染物是PM2.5，A项正确，不符合题意；由空气质量报告可知，首要污染物为PM2.5，为重度污染，B项正确，不符合题意；汽车尾气的主要成分是氮的氧化物，因此污染物NO2可能主要来源于机动车尾气，C项正确，不符合题意；SO2可形成酸雨，但CO不能形成酸雨，D项错误，符合题意。
【知识拓展】常见的环境问题
分层提分
题组A 基础过关练
1．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指（ ）。
A．氨水 B．硝酸 C．醋 D．卤水
【解析】选B。“强水”“性最烈，能蚀五金…其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”说明“强水”腐蚀性很强，能腐蚀多数金属及岩石，但不能腐蚀玻璃，即和玻璃中成分不反应.氨水属于弱碱，和金属不反应，不符合条件，故A错误；硝酸具有强氧化性、强酸性，能腐蚀大多数金属，也能和岩石中的CaCO3发生反应，但不能和玻璃中成分硅酸盐反应，所以符合条件，故B正确；醋酸是弱电解质，能腐蚀较活泼金属，但不能腐蚀较不活泼金属，如Cu等金属，不符合条件，故C错误；卤水其主要成份为氯化镁、氯化钠和一些金属阳离子，和大多数金属不反应，不符合条件，故D错误。
2．久置的硝酸呈黄色的原因是（ ）。
A．硝酸露置在空气中被氧气氧化了
B．硝酸露置在空气中被氮气还原了
C．硝酸见光或受热分解产生的NO2再溶于硝酸中
D．硝酸是强氧化性酸
【解析】选C。硝酸不稳定，见光或受热分解产生的NO2再溶于硝酸中使溶液呈现黄色。
3．（2021·榆林高一检测）一定量的浓硝酸与过量的铜充分反应，生成的气体是（ ）。
A．只有NO2 B．只有NO C．NO2和NO D．NO2和H2
【解析】选C。由于铜是过量的，所以一开始反应时，浓硝酸会与铜反应产生NO2，但是随着反应的进行硝酸要逐渐变稀，当变成稀硝酸的时候会产生NO。
4．在下列反应中，HNO3既表现出氧化性，又表现出酸性的是（ ）。
A．H2S+2HNO3（浓）S↓+2NO2↑+2H2O
B．Fe2O3+6HNO32Fe（NO3）3+3H2O
C．4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O
D．3Cu+8HNO33Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
【解析】选D。A项反应中硝酸只表现氧化性；B项硝酸只表现酸性，不是氧化还原反应；硝酸分解，既表现出氧化性，又表现出还原性，不表现出酸性；硝酸被还原生成NO，表现为氧化性，生成硝酸铜，表现为酸性。
5．下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是（ ）。
A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B．硝酸能与FeO反应，只表现氧化性
C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
【解析】选D。硝酸是一种具有强氧化性的强酸，并且浓度越大，氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色。选项A错；硝酸是一种强氧化性酸，可氧化许多还原性物质，因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S，与FeO反应时表现氧化性和酸性，所以选项B、C错。选项D正确。
6．金可溶于王水（浓硝酸与浓盐酸的混合物）：Au+HNO3+4HClHAuCl4+NO↑+2H2O，关于上述反应的有关说法错误的是（ ）。
A．盐酸作氧化剂
B．HNO3被还原
C．王水有很强的氧化性
D．HAuCl4中Au的化合价为+3价
【解析】选A。该反应中Au元素化合价由0价变为+3价、N元素化合价由+5价变为+2价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂，在反应中氧化剂被还原、还原剂被氧化。通过以上分析知，Au是还原剂、硝酸是氧化剂，HCl体现酸性，故A错误；该反应中硝酸是氧化剂，被还原，故B正确；Au不活泼，但能被王水氧化，说明王水具有很强的氧化性，故C正确；HAuCl4中Cl元素化合价为－1价、H元素化合价为+1价，所以Au的化合价为+3价，故D正确。
7．下列有关浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸的认识不正确的是（ ）。
A．浓硫酸、浓硝酸与金属反应时，分别是S、N得电子
B．蔗糖与浓硫酸混合后，白色蔗糖固体逐渐变成黑色疏松的碳，体现了浓硫酸的脱水性
C．浓盐酸、浓硝酸具有挥发性，而浓硫酸难挥发
D．常温下，浓硫酸或浓HNO3中投入Fe片，均会产生大量的气体
【解析】选D。浓硫酸、浓硝酸与金属反应时，表现强氧化性，分别是S、N得电子，A正确；蔗糖与浓硫酸混合后，蔗糖发生碳化，浓硫酸体现脱水性，B正确；浓盐酸、浓硝酸属于挥发性酸，浓硫酸属于不挥发性酸，C正确；常温下，浓硫酸或浓HNO3中投入Fe片，会发生钝化，不会产生气体，D不正确。
8．已知A、B、C为化合物，X为单质。其中，A是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；X为双原子分子，其原子的最外层电子数为内层的3倍。A、B、C、X之间存在如下转化关系：
请回答：
（1）X的化学式为______________。
（2）实验室制取A气体的化学方程式为________________________________，可用于干燥A气体的试剂是____________（填“浓硫酸”或“碱石灰”）。
（3）B转化为C的化学方程式为__________________。C是一种______色气体。
【解析】根据题意可知，A、B、C、X四种物质分别为NH3、NO、NO2、O2。（1）X的化学式为O2。（2）实验室制取A气体的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2O，可用碱石灰干燥NH3，不能用浓硫酸。（3）NO转化为NO2的化学方程式为2NO+O22NO2。NO2是一种红棕色气体。
【答案】（1）O2（2）2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2O；碱石灰
（3）2NO+O22NO2；红棕
题组B 能力提升练
1．（2021·江苏选择考）大气中过量的NOx和水体中过量的NH4+、NO3－均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的NO3－转化为N2。在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是（ ）。
A．NO（g）HNO3（aq）
B．稀HNO3（aq）NO2（g）
C．NO（g）N2（g）
D．NO3－（aq）N2（g）
【解析】选C。NO不溶于水也不与水反应，A错误；稀HNO3与Cu反应得到硝酸铜、水和NO，得不到NO2，B错误；NO有氧化性，CO有还原性，在高温、催化剂条件下二者可发生氧化还原反应转化为无毒的N2和CO2，C正确；O3有强氧化性，不能作还原剂将硝酸根离子还原，D错误。
2．（2022·锦州高一检测）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++2NO3－3Fe2++2NO↑+4H2O
C．过量铁粉与稀硝酸反应：Fe+4H++NO3－Fe3++NO↑+2H2O
D．Cu与稀硝酸反应：3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2O
【解析】选D。A项，不产生H2；B项，应生成Fe3+；C项，应生成Fe2+。
3．（2022·江苏省选择考）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”
【解析】选A。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会转化为NO，A错误；侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaCl＝NaHCO3↓+NH4Cl，B正确；工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O＝4HNO3，C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．（2021~2022学年广东东莞高一上学期期末）部分含氮物质的价类二维图如图所示，下列说法正确的是（ ）。
A．a→c→d→硝酸→硝酸盐的转化属于氮的固定
B．液态a常用作制冷剂
C．lmolc与足量氧气化合，最终生成lmold
D．a、e均属于电解质
【解析】选B。a为氨气，b为氮气，c为一氧化氮，d为二氧化氮（或四氧化二氮），e为NH3·H2O。氮的固定为氮的游离态转化为化合态的过程，故只有b转化为其它氮的化合物是氮的固定，故A错误；氨气易液化，故液态氨气常用作制冷剂，故B正确；因为d为二氧化氮或四氧化二氮，故不能确定1molNO是否最终生成1mol二氧化氮，故C错误；a为氨气，氨气为非电解质，故D错误。
5．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（ ）。
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
【解析】选D。①中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有O2生成，产生的气体为混合气体，A项正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以②中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B项正确；③中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的NO2是还原产物，C项正确；红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2，D项错误。
6．（2021~2022学年浙江省温州市十校联合体高一下期中）下图为工业合成氨以及氨催化氧化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是（ ）。
A．物质B是未反应完全的氮气和氢气，通过循环投料，提高原料利用率
B．物质A是空气，其中的O2在吸收塔中氧化NO，使之能被水充分吸收生成硝酸
C．为提高原料价格更高的H2的转化率，应向合成塔通入过量的空气以提高N2浓度
D．尾气中的氮氧化物可使用碱性的Na2CO3溶液吸收，或使用NH3将氮氧化物还原为N2
【解析】选C。氮气和氢气在合成塔内在一定条件下反应生成氨气，生成的氨气经氨分离器，分离出未反应的氮气和氢气后，且把未反应的氮气和氢气再通入到合成塔中进行循环利用，生成的氨气进入氧化炉，氧化炉和吸收塔置中均通入空气，氨气经催化氧化，生成氮氧化物，氮的氧化物在吸收塔内与氧气和水反应生成硝酸，未反应的气体进入尾气处理装置，进行吸收。由流程分析可知，物质B是未反应完全的氮气和氢气，通过循环投料，提高原料利用率，故A正确；由流程分析可知，物质A是空气，其中的O2在吸收塔中氧化NO，使之能被水充分吸收生成硝酸，方程式为：4NO+3O2+2H2O4HNO3，故B正确；为了提高原料价格更高的H2的转化率，可以及时分离氨气，氢气和氮气循环利用，空气中含有氧气等杂志，不应向合成塔中通入过量的空气，以提高H2的转化率，故C错误；硝酸的酸性强于碳酸，因此尾气中的氮氧化物可以使用碱性的Na2CO3溶液吸收，或使用NH3将氮氧化物还原为N2，因为氮的氧化物具有氧化性，氨气具有还原性，故D正确。
7．（不定项）（2021·长沙高一检测）研究表明氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如图所示）。下列叙述正确的是（ ）。
A．图中涉及的物质都是电解质
B．雾和霾的分散剂相同
C．图中涉及的无机化合物在一定条件下具有氧化性
D．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
【解析】选B、C。图中涉及的硫的氧化物、氮氧化物、氨气均不能自身电离，是非电解质，故A错误；雾和霾的分散剂都是空气，故B正确；处于高价态的物质一般具有氧化性，处于中间价态的物质一般兼具还原性和氧化性，题中涉及的硫的氧化物、氮氧化物中S、N均处于高价态和中间价态，水和氨气中H处于高价态，具有氧化性，故C正确；由图示可知氨气参与反应生成铵盐，为反应物，不是催化剂，故D错误。
8．将2.4g Fe、Mg合金投入到足量的稀硝酸中，金属与硝酸恰好完全反应，共收集到标准状况下的气体VL（硝酸被还原成NO），若向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，待金属元素全部沉淀后，再将沉淀过滤、洗涤、灼烧后称量，质量为3.6g。则收集到的气体体积V值可为（ ）。
A．0.986 B．1.12 C．3.36 D．6.72
【解析】选B。灼烧后得到的固体是MgO和Fe2O3的混合物，质量增加的是O2－的质量，△m＝△m（O2－）＝3.6g－2.4g＝1.2g，n（O2－）＝＝0.075mol，所以金属离子所带的电荷的总物质的量为2×0.075mol＝0.15mol，即2.4g Fe、Mg合金失去的电子的总物质的量为0.15mol，由电子守恒：n（NO）×（5－2）＝0.15mol，所以n（NO）＝0.15mol，V（NO）＝0.05mol×22.4L/mol＝1.12L。
9．（四川省成都市2021~2022学年高一上学期期末）下图①~⑩分别代表有关反应中的一种物质，其中③气体能使酚酞试液变红，⑦是红综色气体，回答：
（1）①中的混合气体通过浓硫酸发生化学反应，主要生成物的化学式是_____。
（2）写出碳酸氢铵中阳离子的检验方法_________________________________。
（3）写出工业上合成③的化学方程式__________________________________。
（4）⑧与⑨反应的化学方程式是_____________________________。
【答案】（1）（NH4）2SO4
（2）取少量样品放入试管配成溶液，加入浓的氢氧化钠溶液微热，在试管口放一片湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝则含有铵根离子。
（3）N2+3H22NH3
（4）C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
【解析】分析题意，③使酚酞试液变红，③为氨气；⑦是红综色气体，⑦是二氧化氮气体。（1）碳酸氢铵分解的气体产物有氨气、二氧化碳、水，氨气被硫酸吸收主要得硫酸铵，化学式为（NH4）2SO4。（2）碳酸氢铵中的阳离子是铵根离子，其检验方法为取少量样品放入试管配成溶液，加入浓的氢氧化钠溶液微热，在试管口放一片湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝则含有氨根离子。（3）碳酸氢铵的分解产物被碱石灰吸收后余氨气，所以工业上合成氨气的化学方程式N2+3H22NH3。（4）⑦是二氧化氮，则⑧是硝酸；①的混合气体产物被浓硫酸吸收后余二氧化碳，二氧化碳与镁反应生成碳单质，所以⑧与⑨反应是碳和浓硝酸的反应，化学方程式为C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O。
10．（2021~2022学年浙江省温州市十校联合体高一下期中）（10分）实验室利用废铜屑制备硫酸铜晶体，装置如图所示（夹持装置和加热装置已略去），在实验中将适量KNO3溶液逐滴加入到废铜屑与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发浓缩、冷却结晶，制得硫酸铜晶体。已知NO2可与NaOH溶液反应生成两种盐，NO不能与NaOH溶液反应。
（1）连接漏斗和烧瓶的橡胶管的作用是____________________。
（2）烧瓶中生成无色的NO气体，反应的离子方程式是_______________。
（3）无色气体进入广口瓶后变为红棕色气体，反应的化学方程式是__________。
（4）实验方案中KNO3溶液应改为稀硝酸效果更好，理由是_______________。
（5）实验过程中盛有NaOH溶液的烧杯上方仍然出现了红棕色气体，请对该实验装置提出改进意见：______________________________。
【解析】（1）橡胶管将漏斗和烧瓶连接起来，其作用是平衡漏斗和烧瓶内气压，使液体能顺利流下；（2）烧瓶中Cu、H+、NO3－发生氧化还原反应，产生Cu2+、NO、H2O，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为：3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2O；（3）无色NO气体遇空气变为NO2，反应的化学方程式为：2NO+O22NO2；（4）实验方案中若将KNO3溶液应改为稀硝酸效果更好，这是由于KNO3会电离产生K+，会使制取得到的CuSO4•5H2O中含有杂质，导致晶体不纯；若溶液中没有K+，制取得到的就是纯净的CuSO4•5H2O；（5）实验过程中盛有NaOH溶液的烧杯上方仍然出现了红棕色气体，说明NO没有被NaOH溶液吸收，逸出后被空气中的O2氧化产生NO2，则对该实验装置改进措施可以是：可以在广口瓶胶塞或烧瓶胶塞上加一根玻璃管向瓶内鼓入空气，使NO与鼓入的O2反应产生NO2，NO2与NaOH溶液发生反应：2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O，就可以避免NO气体污染空气。
【答案】（1）平衡漏斗和烧瓶内气压，使液体能顺利流下
（2）3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2O
（3）2NO+O22NO2
（4）溶液中没有钾离子，制得的硫酸铜晶体更纯净
（5）可以在广口瓶胶塞或烧瓶胶塞上加一根玻璃管向瓶内鼓入空气
题组C 培优拔尖练
1．（2021·福建省等级考）明代《徐光启手迹》记载了制备硝酸的方法，其主要流程（部分产物已省略）如下：
下列说法错误的是（ ）。
A．FeSO4的分解产物X为FeO
B．本流程涉及复分解反应
C．HNO3的沸点比H2SO4的低
D．制备使用的铁锅易损坏
【解析】选A。据图可知FeSO4分解时生成SO2和SO3，部分S元素被还原，则Fe元素应被氧化，X为Fe2O3，A错误；H2SO4与KNO3在蒸馏条件下生成HNO3和K2SO4，为复分解反应，B正确；H2SO4与KNO3混合后，蒸馏过程中生成HNO3，说明HNO3的沸点比H2SO4的低，C正确；硫酸、硝酸均可以和铁反应，所以制备使用的铁锅易损坏，D正确。
2．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是（ ）。
A．实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明稀硝酸被Cu还原为NO2
B．实验③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强
C．实验③发生反应的化学方程式为3Cu+Cu（NO3）2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O
D．由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以和稀硝酸反应，也可以和稀硫酸反应
【解析】选C。①中发生反应3Cu+8HNO33Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，硝酸被还原为NO，故A错误；③中加稀硫酸，Cu与稀硫酸不反应，但硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，能与Cu反应，稀硝酸的氧化性比稀硫酸强，故B错误；实验③中发生反应的化学方程式为3Cu+Cu（NO3）2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O，故C正确；Cu在常温下可以和稀硝酸反应，但不能和稀硫酸反应，故D错误。
3．（2021~2022学年江苏省连云港市高一下学期期末）（不定项）科学研究人员提出在有机碳源和微生物的作用下，可以实现大气中的氮循环（如图所示），减少对环境的污染。下列说法正确的是（ ）。
A．NH4+转化成NO2－属于氮的固定
B．图中氮元素的化合价仅有0、+3、+5
C．转化过程中NO3－被甲醇还原为N2
D．NO2－与NH4+反应的离子方程式为：NO2－+NH4+＝N2↑+2H2O
【解析】选CD。NH4+转化成NO2－是氮的化合物之间的转化，不属于氮的固定，A选项错误；图中氮元素的化合价仅有0、+3、+5价外，还存在NH4+中的－3价，B选项错误；NO3－被甲醇氧化为N2，氮元素的化合价由+5价降低0价，化合价降低被还原，C选项正确；由图可知，NO2－与NH4+反应生成N2和H2O，结合电子守恒、电荷守恒和元素守恒可得如下配平的离子方程式NO2－+NH4+＝N2↑+2H2O，D选项正确。
4．（2021·唐山高一检测）0.2molCu2S投入一定浓度的含溶质1.6mol的硝酸中，充分反应后溶液蓝色澄清，生成NO与NO2的物质的量之比为1∶1，下列说法正确的是（ ）。
A．Cu2S未溶解完
B．硝酸恰好完全反应
C．反应的Cu2S与被还原的HNO3的物质的量之比为3∶10
D．实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为1∶7
【解析】选D。因为充分反应后溶液蓝色澄清，所以Cu2S完全反应，且S被氧化成+6价，方程式如下（但无需配平）：Cu2S+HNO3→Cu（NO3）2+CuSO4+NO↑+NO2↑+H2O。转移电子的关系式如下：Cu2S~2Cu2+~SO42－~10e－~2NO3－，HNO3~NO2~e－，HNO3~NO~3e－，因为NO与NO2的物质的量之比为1∶1，设其物质的量都为x，根据电子守恒可得如下等式：0.2mol×10＝x+3x，解得x＝0.5mol，未被还原的HNO3的物质的量为：n（HNO3）未被还原＝2n（Cu2S）＝2×0.2mol＝0.4mol，被还原的HNO3的物质的量为：n（HNO3）被还原＝2x＝2×0.5mol＝1mol，根据N元素守恒：n（HNO3）＝0.4mol+1mol＝1.4mol，则反应的Cu2S与被还原的HNO3的物质的量之比为0.2mol∶1mol＝1∶5，实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为0.2mol∶1.4mol＝1∶7，D选项正确。
5．氨氮废水是造成水体富营养化的原因之一。其中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。某工厂设计如下流程处理氨氮废水：
（1）过程①的目的是将NH4+转化为NH3，并通过鼓入大量空气将氨吹出。生成NH3的离子方程式为_____________________________________________。
（2）过程②加入NaClO可将废水中的NH4+和NH3·H2O转化为无毒气体，该反应是______（“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”），反应后含氮元素、氯元素的物质分别为__________、________（写化学式）。
（3）余氯废水中主要含NaClO以及HClO，过程③中去除余氯的溶液X可能是_________（填序号）。
A．KOH溶液 B．Na2SO3溶液 C．Na2S溶液
写出用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式_____________________。
【解析】（1）从流程图中看，过程①中加入NaOH溶液，将大部分NH4+与OH－作用，生成NH3和H2O。反应的离子方程式为NH4++OH－NH3+H2O；（2）过程②中加入NaClO，可与废水中的NH4+和NH3·H2O发生氧化还原反应，转化成N2和Cl－等；（3）余氯废水中主要含NaClO以及HClO，过程③中去除余氯，可利用还原剂，将氯元素转化为Cl－。KOH溶液具有碱性，能与HClO反应，但产物仍具有强氧化性，a不合题意；Na2SO3溶液具有还原性，能与NaClO、HClO发生氧化还原反应，生成Cl－、SO42－等，b符合题意；Na2S溶液具有还原性，能与NaClO、HClO发生氧化还原反应，生成Cl－、S等，c符合题意；用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式HClO+SO32－Cl－+SO42－+H+或HClO+2SO32－Cl－+SO42－+HSO3－。
【答案】（1）NH4++OH－NH3+H2O
（2）氧化还原反应；N2；NaCl
（3）bc；HClO+SO32－Cl－+SO42－+H+或HClO+2SO32－Cl－+SO42－+HSO3－
6．实验小组为验证NO2与水反应的产物，用如图所示装置进行实验（夹持装置已略去，气密性已检验）。
【实验过程】
实验步骤
实验现象
Ⅰ.打开K1、K3、K5，关闭K2、K4，通入一段时间N2，关闭K1
Ⅱ.打开K2，放入足量浓HNO3，同时打开pH传感器和NO3－传感器，记录数据
圆底烧瓶中反应剧烈，铜片逐渐溶解，溶液变为蓝绿色，；片刻后，三颈瓶内的导管口有气泡冒出
III.5min后，打开K4，用注射器将少量空气注入三颈瓶，关闭K4
三颈瓶内的气体从无色变为浅红棕色
步骤II中，传感器记录数据如图所示：
【解释及结论】
（1）NO2与水反应的离子方程式为___________________________。
（2）步骤I中，通入N2的目的是_______________。
（3）将步骤II中圆底烧瓶内的实验现象补充完整：__________________。
（4）该实验验证NO2与水反应产物的实验证据包括____________（填序号）。
A．圆底烧瓶中溶液变为蓝绿色
B．三颈瓶内的气体从无色变为浅红棕色
C．pH传感器记录所得数据
D．NO3－传感器记录所得数据
（5）有同学认为该实验不严谨，因为______________________________也可能导致传感器所记录的数据结果。
【解析】打开K1、K3、K5，关闭K2、K4，通入一段时间N2，排出装置中的氧气（空气）；打开K2，放入足量浓HNO3，打开pH传感器和NO3－传感器，铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水；打开K4，用注射器将少量空气注入三颈瓶，三颈瓶内的气体从无色变为浅红棕色的现象可知，二氧化氮与水反应生成一氧化氮和硝酸，生成的一氧化氮被氧气氧化又生成了二氧化氮。（1）NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮，化学反应方程式为：3NO2+H2O＝2HNO3+NO，离子反应方程式为：3NO2+H2O2H++2NO3－+NO；（2）一氧化氮易被空气中的氧气氧化生成二氧化氮，所以通入N2排出装置中的氧气（空气）；（3）步骤II中圆底烧瓶内铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，所以溶液变为蓝绿色，有红棕色气体生成；（4）圆底烧瓶中铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，溶液变为蓝绿色说明生成硝酸铜，不能验证NO2与水反应产物，A错误；三颈瓶内气体从无色变为浅红棕色，说明一氧化氮与氧气反应生成了二氧化氮，能验证NO2与水反应生成的产物，B正确；pH传感器是用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的可用输出信号的传感器，随着反应的进行，pH传感器记录所得数据表示，pH减小，酸性增强，能验证NO2与水反应生成的产物，C正确；随着反应的进行，NO3－传感器记录所得数据表示，NO3－的浓度增大，能验证NO2与水反应生成的产物，D正确；（5）浓硝酸易挥发，该实验不严谨，有可能导致传感器所记录的数据结构式圆底烧瓶中挥发出来的浓硝酸。
【答案】（1）3NO2+H2O2H++2NO3－+NO
（2）排出装置中的氧气（空气）
（3）有红棕色气体生成（4）BCD
（5）圆底烧瓶中浓硝酸的挥发
第23讲 硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响
目标导航
课程标准
课标解读
1．结合真实情境并通过实验探究，了解硝酸的主要性质，认识硝酸在工业和农业生产中的重要意义。
2．结合真实情境，认识氮的化合物在农业生产中的应用和对生态环境的影响。
1．能从物质类别和化合价角度预测硝酸的性质及转化能根据教材中给出的硝酸的性质的探究问题，设计简单的实验方案，完成操作，观察现象，对实验现象做出解释。
2．能主动关心与氮的氧化物有关的环境保护等社会热点问题，形成与环境和谐共处，合理利用自然资源的观念。
知识精讲
知识点01 硝酸的性质
1．实验探究硝酸的性质
实验装置
及操作
实验现象
瓶口产生白雾，闻到刺激性气味
反应缓慢，有少量无色气泡产生，溶液变蓝
反应剧烈，有大量红棕色气泡产生，溶液变蓝
无明显现象
2．物理性质
颜色
状态
气味
密度
特性
无色
液态
刺激性
比水的大
易挥发
3．化学性质
（1）酸的通性
①电离方程式：HNO3H++NO3－
②酸碱指示剂：能够使石蕊试液变红
③能与金属、碱、碱性氧化物等反应
（2）不稳定性
①性质：浓硝酸受热或见光分解
②反应：4HNO3（浓）4NO2↑+O2↑+2H2O
（3）强氧化性
4．用途
（1）制造炸药、染料等重要的化工原料
（2）实验室里重要的化学试剂
【即学即练1】硝酸是重要的化工原料，在工业上可用于制造化肥、农药、炸药和染料等。下列关于浓硝酸性质的描述不正确的是（ ）。
A．难挥发 B．能溶于水
C．能与碳反应 D．能与氨气反应
【解析】选A。浓硝酸是一种易挥发的无色有刺激性气味的液体，A选项错误；浓硝酸以任意比和水互溶，B选项正确；浓硝酸具有强氧化性，在加热条件下能够将碳氧化成二氧化碳，自身被还原成二氧化氮，C选项正确；浓硝酸具有酸性，能够和碱性气体氨气发生化合反应生成硝酸铵，D选项正确。
知识点02 人类活动对氮循环和环境的影响
1．含氮物质的来源及危害
（1）空气中的含氮物质及危害
（2）水体中的含氮物质及危害
2．减少人类活动对氮循环和环境影响的措施
（1）控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。
（2）增强生态系统对有害物质的吸收能力。
【即学即练2】下列因果关系不正确的是（ ）。
选项
原因
结果
A
植树造林
温室效应
B
SO2和NO2大量排放
酸雨
C
汽车尾气的排放
光化学烟雾
D
含氮、磷等生活废水的大量排放
赤潮
【解析】选A。温室效应是CO2引起的，植树造林能降低大气中的CO2的浓度，缓解温室效应；B项，SO2和NO2等酸性气体的大量排放，会导致酸雨；C项，汽车尾气中含氮氧化物、碳氢化合物，可引起光化学烟雾；D项，氮、磷等营养元素可使水体富营养化，引起赤潮。
能力拓展
考法01 硝酸的强氧化性及应用
【典例1】（2021·南京高一期末检测）某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物，设计如下实验。
（1）甲同学设计实验如图甲。
红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当如图甲连接实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。
①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有________（填选项字母）。
a．酸性 b．挥发性 c．不稳定性
②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，________（填“能”或“不能”）说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为____________________。
（2）乙同学设计实验如图乙。
如图乙连接实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，________（填“能”或“不能”）说明木炭与浓硝酸未反应，是因为____________________。
（3）丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾能将NO、NO2氧化成NO3－，MnO4－被还原为Mn2+。
①如图连接装置后，需进行的实验操作为______________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的为__________________________________。
②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为_________________________。
③能证明木炭被氧化的实验现象为_________________________。
④D装置中发生反应的离子方程式为________________________________。
【解析】（1）①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色NO2气体，说明试管内有硝酸蒸气，证明浓硝酸具有挥发性；NO2气体可能是硝酸分解产生，证明浓硝酸具有不稳定性，选bc；②木炭与空气中的氧气反应也能生成了二氧化碳，所以沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，不能证明木炭与浓硝酸发生了反应；（2）挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应消耗石灰水，所以沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，不能证明木炭与浓硝酸未反应；（3）①涉及气体制备的实验要检验装置气密性，所以连接装置后，需进行的实验操作为检查装置气密性；为防止空气对实验的干扰，加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，将装置中的空气排尽。②木炭与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮、水，反应的化学方程式为C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O。③若石灰水变浑，可证明木炭被氧化为二氧化碳，所以能证明木炭被氧化的实验现象为C中石灰水变浑浊。④D装置中NO被氧化为NO3－，MnO4－被还原为Mn2+，发生反应的离子方程式为5NO+3MnO4－+4H+＝5NO3－+3Mn2++2H2O。
【答案】（1）①bc②不能木炭与空气中的氧气反应也能生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊
（2）不能挥发出的硝酸和生成的NO2消耗了石灰水
（3）①检查装置气密性将装置中的空气排尽
②C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
③C中石灰水变浑浊
④5NO+3MnO4－+4H+5NO3－+3Mn2++2H2O
【知识拓展】硝酸的强氧化性
1．硝酸和酸碱指示剂的反应
（1）紫色石蕊试液先变红，后褪色
（2）紫色石蕊试液只变红，不褪色
2．硝酸和金属的反应
（1）除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可能氧化所有的金属。
①Ag+2HNO3（浓）AgNO3+NO2↑+H2O
②3Ag+4HNO3（稀）3AgNO3+NO↑+2H2O
（2）活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。
①还原产物
②表现性质：强氧化性和酸性
（3）Fe、Al与浓硝酸反应
①温度不同，反应不同
②应用：在常温下用铝质或铁质容器盛放浓硝酸
4．浓硝酸和非金属的反应
（1）反应规律：非金属+浓硝酸最高价氧化物或其最高价含氧酸+NO2↑
（2）反应举例
①C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
②S+6HNO3（浓）H2SO4+6NO2↑+3H2O
③P+5HNO3（浓）H3PO4+5NO2↑+H2O
（3）表现性质：只表现出强氧化性
5．硝酸与还原性化合物反应
（1）－2价硫：3H2S+2HNO3（稀）3S↓+2NO↑+4H2O
（2）+4价硫：3Na2SO3+2HNO3（稀）3Na2SO4+2NO↑+H2O
（3）－2价碘：6I－+8H++2NO3－3I2+2NO↑+4H2O
（4）+2价铁：3Fe2++4H++NO3－3Fe3++2H2O+NO↑
考法02 与硝酸有关的计算
【典例2】已知Mg与稀HNO3反应，还原产物是N2O；若HNO3极稀，则还原产物为NH3，并与过量HNO3反应生成NH4NO3。现有9.6g Mg与1L 1.1mol·L－1 HNO3（过量）充分反应后收集到amL气体（标况），同时测得c（NH4+）＝0.08mol·L－1（设反应前后溶液体积不变）。求：
（1）a＝________。
（2）有__________mol HNO3被还原。
（3）反应后溶液的pH＝__________。
（4）反应后溶液中c（NO3－）＝____________mol·L－1。
【解析】（1）由于HNO3过量，显然产生的气体为N2O，根据电子守恒有：×2＝1L×0.08mol·L－1×［5－（－3）］+×（5－1）×2，解得：a＝448mL。（2）被还原的HNO3包括两部分：一是用于生成N2O，二是用于生成NH4+，其总量为：1L×0.08mol·L－1+×2＝0.12mol。（3）参加反应的HNO3总量为：×2+1L×0.08mol·L－1×2+×2＝1.0mol，剩余HNO3的物质的量为：1L×1.1mol·L－1－1.0mol＝0.1mol，c（H+）＝＝0.1mol·L－1，pH＝1。（4）反应后溶液中NO3－的物质的量等于HNO3的总物质的量减去被还原的HNO3的物质的量，即1L×1.1mol·L－1－0.08mol·L－1×1L－×2＝0.98mol，所以反应后c（NO3－）＝＝0.98mol·L－1。
【答案】（1）448 （2）0.12 （3）1 （4）0.98
【知识拓展】金属与硝酸反应的计算
1．硝酸与金属反应的规律
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下图表示：
可以看出，随HNO3浓度的降低，还原产物会由NO2变成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NO3－与Cu2+结合成Cu（NO3）2，NO3－的物质的量为Cu2+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：
①Fe+4HNO3（稀）Fe（NO3）3+NO↑+2H2O
②3Fe（过量）+8HNO3（稀）3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O
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）33Fe（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。
2．常用解题方法
（1）原子守恒：n（HNO3）＝n（NO3－）+n（还原产物中氮原子）。
（2）电子守恒：氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
（3）电荷守恒：Mn+和H+所带正电荷总数等于NO3－所带负电荷总数
（4）利用离子方程式计算：
硝酸与硫（盐）酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO3－借助硫（盐）酸中的H+仍能继续与金属反应。
考法03 氮及其化合物间的转化关系
【典例3】（2022·福建泉州高一下学期期中）将黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下列变化填空：
（1）甲是________，乙是________，丙是________。
（2）混合气体A的主要成分是____________。
（3）丙与溶液D反应的化学方程式是______________________。
（4）若将32.0g丙跟一定量的D的浓溶液反应，丙消耗完时，共产生13.44L（标准状况）气体。则所消耗D的物质的量为________。
【解析】由反应③可推测单质丙为单质铜，则溶液D中存在硝酸，进一步结合反应①②以及黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，得知A为CO2与NO2的混合气体，B为NO，甲为C，乙为浓硝酸。（4）n（Cu）＝＝0.5mol，n（气体）＝＝0.6mol。利用氮原子守恒，消耗硝酸的物质的量为n（HNO3）＝2n（Cu）+n（气体）＝2×0.5mol+0.6mol＝1.6mol。
【答案】（1）C；浓硝酸；Cu（2）CO2和NO2
（3）3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O（4）1.6mol
【知识拓展】氮及其化合物间的转化关系
1．氮元素的价-类图
2．氮元素的化合价与氧化性、还原性的关系
价态
代表物
性质
－3
NH3、Mg3N2、NH4Cl
只有还原性
0
N2
既有氧化性，又有还原性
+1
N2O
+2
NO
+3
N2O3、HNO2、NaNO2
+4
NO2、N2O4
+5
N2O5、HNO3、NaNO3
只有氧化性
考法04 环境污染及保护
【典例4】（2020~2021学年北京房山区高一上期末）下图为某城市某日空气质量报告，下列叙述与报告内容不相符的是（ ）。
A．该日空气首要污染物是PM2.5
B．该市空气质量等级属于重度污染
C．污染物NO2可能主要来源于机动车尾气
D．CO、SO2均可导致酸雨
【解析】选D。由空气质量报告可知，PM2.5指数最大，因此该日空气首要污染物是PM2.5，A项正确，不符合题意；由空气质量报告可知，首要污染物为PM2.5，为重度污染，B项正确，不符合题意；汽车尾气的主要成分是氮的氧化物，因此污染物NO2可能主要来源于机动车尾气，C项正确，不符合题意；SO2可形成酸雨，但CO不能形成酸雨，D项错误，符合题意。
【知识拓展】常见的环境问题
分层提分
题组A 基础过关练
1．我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指（ ）。
A．氨水 B．硝酸 C．醋 D．卤水
【解析】选B。“强水”“性最烈，能蚀五金…其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”说明“强水”腐蚀性很强，能腐蚀多数金属及岩石，但不能腐蚀玻璃，即和玻璃中成分不反应.氨水属于弱碱，和金属不反应，不符合条件，故A错误；硝酸具有强氧化性、强酸性，能腐蚀大多数金属，也能和岩石中的CaCO3发生反应，但不能和玻璃中成分硅酸盐反应，所以符合条件，故B正确；醋酸是弱电解质，能腐蚀较活泼金属，但不能腐蚀较不活泼金属，如Cu等金属，不符合条件，故C错误；卤水其主要成份为氯化镁、氯化钠和一些金属阳离子，和大多数金属不反应，不符合条件，故D错误。
2．久置的硝酸呈黄色的原因是（ ）。
A．硝酸露置在空气中被氧气氧化了
B．硝酸露置在空气中被氮气还原了
C．硝酸见光或受热分解产生的NO2再溶于硝酸中
D．硝酸是强氧化性酸
【解析】选C。硝酸不稳定，见光或受热分解产生的NO2再溶于硝酸中使溶液呈现黄色。
3．（2021·榆林高一检测）一定量的浓硝酸与过量的铜充分反应，生成的气体是（ ）。
A．只有NO2 B．只有NO C．NO2和NO D．NO2和H2
【解析】选C。由于铜是过量的，所以一开始反应时，浓硝酸会与铜反应产生NO2，但是随着反应的进行硝酸要逐渐变稀，当变成稀硝酸的时候会产生NO。
4．在下列反应中，HNO3既表现出氧化性，又表现出酸性的是（ ）。
A．H2S+2HNO3（浓）S↓+2NO2↑+2H2O
B．Fe2O3+6HNO32Fe（NO3）3+3H2O
C．4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O
D．3Cu+8HNO33Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
【解析】选D。A项反应中硝酸只表现氧化性；B项硝酸只表现酸性，不是氧化还原反应；硝酸分解，既表现出氧化性，又表现出还原性，不表现出酸性；硝酸被还原生成NO，表现为氧化性，生成硝酸铜，表现为酸性。
5．下列有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是（ ）。
A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B．硝酸能与FeO反应，只表现氧化性
C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体
D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色
【解析】选D。硝酸是一种具有强氧化性的强酸，并且浓度越大，氧化性越强。浓硝酸可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色。选项A错；硝酸是一种强氧化性酸，可氧化许多还原性物质，因此硝酸与Na2S反应不能生成H2S，与FeO反应时表现氧化性和酸性，所以选项B、C错。选项D正确。
6．金可溶于王水（浓硝酸与浓盐酸的混合物）：Au+HNO3+4HClHAuCl4+NO↑+2H2O，关于上述反应的有关说法错误的是（ ）。
A．盐酸作氧化剂
B．HNO3被还原
C．王水有很强的氧化性
D．HAuCl4中Au的化合价为+3价
【解析】选A。该反应中Au元素化合价由0价变为+3价、N元素化合价由+5价变为+2价，得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂，在反应中氧化剂被还原、还原剂被氧化。通过以上分析知，Au是还原剂、硝酸是氧化剂，HCl体现酸性，故A错误；该反应中硝酸是氧化剂，被还原，故B正确；Au不活泼，但能被王水氧化，说明王水具有很强的氧化性，故C正确；HAuCl4中Cl元素化合价为－1价、H元素化合价为+1价，所以Au的化合价为+3价，故D正确。
7．下列有关浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸的认识不正确的是（ ）。
A．浓硫酸、浓硝酸与金属反应时，分别是S、N得电子
B．蔗糖与浓硫酸混合后，白色蔗糖固体逐渐变成黑色疏松的碳，体现了浓硫酸的脱水性
C．浓盐酸、浓硝酸具有挥发性，而浓硫酸难挥发
D．常温下，浓硫酸或浓HNO3中投入Fe片，均会产生大量的气体
【解析】选D。浓硫酸、浓硝酸与金属反应时，表现强氧化性，分别是S、N得电子，A正确；蔗糖与浓硫酸混合后，蔗糖发生碳化，浓硫酸体现脱水性，B正确；浓盐酸、浓硝酸属于挥发性酸，浓硫酸属于不挥发性酸，C正确；常温下，浓硫酸或浓HNO3中投入Fe片，会发生钝化，不会产生气体，D不正确。
8．已知A、B、C为化合物，X为单质。其中，A是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；X为双原子分子，其原子的最外层电子数为内层的3倍。A、B、C、X之间存在如下转化关系：
请回答：
（1）X的化学式为______________。
（2）实验室制取A气体的化学方程式为________________________________，可用于干燥A气体的试剂是____________（填“浓硫酸”或“碱石灰”）。
（3）B转化为C的化学方程式为__________________。C是一种______色气体。
【解析】根据题意可知，A、B、C、X四种物质分别为NH3、NO、NO2、O2。（1）X的化学式为O2。（2）实验室制取A气体的化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2O，可用碱石灰干燥NH3，不能用浓硫酸。（3）NO转化为NO2的化学方程式为2NO+O22NO2。NO2是一种红棕色气体。
【答案】（1）O2（2）2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2O；碱石灰
（3）2NO+O22NO2；红棕
题组B 能力提升练
1．（2021·江苏选择考）大气中过量的NOx和水体中过量的NH4+、NO3－均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的NO3－转化为N2。在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是（ ）。
A．NO（g）HNO3（aq）
B．稀HNO3（aq）NO2（g）
C．NO（g）N2（g）
D．NO3－（aq）N2（g）
【解析】选C。NO不溶于水也不与水反应，A错误；稀HNO3与Cu反应得到硝酸铜、水和NO，得不到NO2，B错误；NO有氧化性，CO有还原性，在高温、催化剂条件下二者可发生氧化还原反应转化为无毒的N2和CO2，C正确；O3有强氧化性，不能作还原剂将硝酸根离子还原，D错误。
2．（2022·锦州高一检测）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++2NO3－3Fe2++2NO↑+4H2O
C．过量铁粉与稀硝酸反应：Fe+4H++NO3－Fe3++NO↑+2H2O
D．Cu与稀硝酸反应：3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2O
【解析】选D。A项，不产生H2；B项，应生成Fe3+；C项，应生成Fe2+。
3．（2022·江苏省选择考）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”
【解析】选A。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会转化为NO，A错误；侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaCl＝NaHCO3↓+NH4Cl，B正确；工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O＝4HNO3，C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．（2021~2022学年广东东莞高一上学期期末）部分含氮物质的价类二维图如图所示，下列说法正确的是（ ）。
A．a→c→d→硝酸→硝酸盐的转化属于氮的固定
B．液态a常用作制冷剂
C．lmolc与足量氧气化合，最终生成lmold
D．a、e均属于电解质
【解析】选B。a为氨气，b为氮气，c为一氧化氮，d为二氧化氮（或四氧化二氮），e为NH3·H2O。氮的固定为氮的游离态转化为化合态的过程，故只有b转化为其它氮的化合物是氮的固定，故A错误；氨气易液化，故液态氨气常用作制冷剂，故B正确；因为d为二氧化氮或四氧化二氮，故不能确定1molNO是否最终生成1mol二氧化氮，故C错误；a为氨气，氨气为非电解质，故D错误。
5．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（ ）。
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
【解析】选D。①中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2，硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此，还有O2生成，产生的气体为混合气体，A项正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体，所以②中产生的“红棕色气体”不一定是木炭与浓硝酸发生反应产生的，B项正确；③中浓硝酸挥发才能与红热木炭接触，产生的NO2是还原产物，C项正确；红热的木炭还可与空气中的O2反应生成CO2，不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了CO2，D项错误。
6．（2021~2022学年浙江省温州市十校联合体高一下期中）下图为工业合成氨以及氨催化氧化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是（ ）。
A．物质B是未反应完全的氮气和氢气，通过循环投料，提高原料利用率
B．物质A是空气，其中的O2在吸收塔中氧化NO，使之能被水充分吸收生成硝酸
C．为提高原料价格更高的H2的转化率，应向合成塔通入过量的空气以提高N2浓度
D．尾气中的氮氧化物可使用碱性的Na2CO3溶液吸收，或使用NH3将氮氧化物还原为N2
【解析】选C。氮气和氢气在合成塔内在一定条件下反应生成氨气，生成的氨气经氨分离器，分离出未反应的氮气和氢气后，且把未反应的氮气和氢气再通入到合成塔中进行循环利用，生成的氨气进入氧化炉，氧化炉和吸收塔置中均通入空气，氨气经催化氧化，生成氮氧化物，氮的氧化物在吸收塔内与氧气和水反应生成硝酸，未反应的气体进入尾气处理装置，进行吸收。由流程分析可知，物质B是未反应完全的氮气和氢气，通过循环投料，提高原料利用率，故A正确；由流程分析可知，物质A是空气，其中的O2在吸收塔中氧化NO，使之能被水充分吸收生成硝酸，方程式为：4NO+3O2+2H2O4HNO3，故B正确；为了提高原料价格更高的H2的转化率，可以及时分离氨气，氢气和氮气循环利用，空气中含有氧气等杂志，不应向合成塔中通入过量的空气，以提高H2的转化率，故C错误；硝酸的酸性强于碳酸，因此尾气中的氮氧化物可以使用碱性的Na2CO3溶液吸收，或使用NH3将氮氧化物还原为N2，因为氮的氧化物具有氧化性，氨气具有还原性，故D正确。
7．（不定项）（2021·长沙高一检测）研究表明氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如图所示）。下列叙述正确的是（ ）。
A．图中涉及的物质都是电解质
B．雾和霾的分散剂相同
C．图中涉及的无机化合物在一定条件下具有氧化性
D．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
【解析】选B、C。图中涉及的硫的氧化物、氮氧化物、氨气均不能自身电离，是非电解质，故A错误；雾和霾的分散剂都是空气，故B正确；处于高价态的物质一般具有氧化性，处于中间价态的物质一般兼具还原性和氧化性，题中涉及的硫的氧化物、氮氧化物中S、N均处于高价态和中间价态，水和氨气中H处于高价态，具有氧化性，故C正确；由图示可知氨气参与反应生成铵盐，为反应物，不是催化剂，故D错误。
8．将2.4g Fe、Mg合金投入到足量的稀硝酸中，金属与硝酸恰好完全反应，共收集到标准状况下的气体VL（硝酸被还原成NO），若向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，待金属元素全部沉淀后，再将沉淀过滤、洗涤、灼烧后称量，质量为3.6g。则收集到的气体体积V值可为（ ）。
A．0.986 B．1.12 C．3.36 D．6.72
【解析】选B。灼烧后得到的固体是MgO和Fe2O3的混合物，质量增加的是O2－的质量，△m＝△m（O2－）＝3.6g－2.4g＝1.2g，n（O2－）＝＝0.075mol，所以金属离子所带的电荷的总物质的量为2×0.075mol＝0.15mol，即2.4g Fe、Mg合金失去的电子的总物质的量为0.15mol，由电子守恒：n（NO）×（5－2）＝0.15mol，所以n（NO）＝0.15mol，V（NO）＝0.05mol×22.4L/mol＝1.12L。
9．（四川省成都市2021~2022学年高一上学期期末）下图①~⑩分别代表有关反应中的一种物质，其中③气体能使酚酞试液变红，⑦是红综色气体，回答：
（1）①中的混合气体通过浓硫酸发生化学反应，主要生成物的化学式是_____。
（2）写出碳酸氢铵中阳离子的检验方法_________________________________。
（3）写出工业上合成③的化学方程式__________________________________。
（4）⑧与⑨反应的化学方程式是_____________________________。
【答案】（1）（NH4）2SO4
（2）取少量样品放入试管配成溶液，加入浓的氢氧化钠溶液微热，在试管口放一片湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝则含有铵根离子。
（3）N2+3H22NH3
（4）C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
【解析】分析题意，③使酚酞试液变红，③为氨气；⑦是红综色气体，⑦是二氧化氮气体。（1）碳酸氢铵分解的气体产物有氨气、二氧化碳、水，氨气被硫酸吸收主要得硫酸铵，化学式为（NH4）2SO4。（2）碳酸氢铵中的阳离子是铵根离子，其检验方法为取少量样品放入试管配成溶液，加入浓的氢氧化钠溶液微热，在试管口放一片湿润的红色石蕊试纸，若试纸变蓝则含有氨根离子。（3）碳酸氢铵的分解产物被碱石灰吸收后余氨气，所以工业上合成氨气的化学方程式N2+3H22NH3。（4）⑦是二氧化氮，则⑧是硝酸；①的混合气体产物被浓硫酸吸收后余二氧化碳，二氧化碳与镁反应生成碳单质，所以⑧与⑨反应是碳和浓硝酸的反应，化学方程式为C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O。
10．（2021~2022学年浙江省温州市十校联合体高一下期中）（10分）实验室利用废铜屑制备硫酸铜晶体，装置如图所示（夹持装置和加热装置已略去），在实验中将适量KNO3溶液逐滴加入到废铜屑与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发浓缩、冷却结晶，制得硫酸铜晶体。已知NO2可与NaOH溶液反应生成两种盐，NO不能与NaOH溶液反应。
（1）连接漏斗和烧瓶的橡胶管的作用是____________________。
（2）烧瓶中生成无色的NO气体，反应的离子方程式是_______________。
（3）无色气体进入广口瓶后变为红棕色气体，反应的化学方程式是__________。
（4）实验方案中KNO3溶液应改为稀硝酸效果更好，理由是_______________。
（5）实验过程中盛有NaOH溶液的烧杯上方仍然出现了红棕色气体，请对该实验装置提出改进意见：______________________________。
【解析】（1）橡胶管将漏斗和烧瓶连接起来，其作用是平衡漏斗和烧瓶内气压，使液体能顺利流下；（2）烧瓶中Cu、H+、NO3－发生氧化还原反应，产生Cu2+、NO、H2O，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为：3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2O；（3）无色NO气体遇空气变为NO2，反应的化学方程式为：2NO+O22NO2；（4）实验方案中若将KNO3溶液应改为稀硝酸效果更好，这是由于KNO3会电离产生K+，会使制取得到的CuSO4•5H2O中含有杂质，导致晶体不纯；若溶液中没有K+，制取得到的就是纯净的CuSO4•5H2O；（5）实验过程中盛有NaOH溶液的烧杯上方仍然出现了红棕色气体，说明NO没有被NaOH溶液吸收，逸出后被空气中的O2氧化产生NO2，则对该实验装置改进措施可以是：可以在广口瓶胶塞或烧瓶胶塞上加一根玻璃管向瓶内鼓入空气，使NO与鼓入的O2反应产生NO2，NO2与NaOH溶液发生反应：2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O，就可以避免NO气体污染空气。
【答案】（1）平衡漏斗和烧瓶内气压，使液体能顺利流下
（2）3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2O
（3）2NO+O22NO2
（4）溶液中没有钾离子，制得的硫酸铜晶体更纯净
（5）可以在广口瓶胶塞或烧瓶胶塞上加一根玻璃管向瓶内鼓入空气
题组C 培优拔尖练
1．（2021·福建省等级考）明代《徐光启手迹》记载了制备硝酸的方法，其主要流程（部分产物已省略）如下：
下列说法错误的是（ ）。
A．FeSO4的分解产物X为FeO
B．本流程涉及复分解反应
C．HNO3的沸点比H2SO4的低
D．制备使用的铁锅易损坏
【解析】选A。据图可知FeSO4分解时生成SO2和SO3，部分S元素被还原，则Fe元素应被氧化，X为Fe2O3，A错误；H2SO4与KNO3在蒸馏条件下生成HNO3和K2SO4，为复分解反应，B正确；H2SO4与KNO3混合后，蒸馏过程中生成HNO3，说明HNO3的沸点比H2SO4的低，C正确；硫酸、硝酸均可以和铁反应，所以制备使用的铁锅易损坏，D正确。
2．某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是（ ）。
A．实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明稀硝酸被Cu还原为NO2
B．实验③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强
C．实验③发生反应的化学方程式为3Cu+Cu（NO3）2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O
D．由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以和稀硝酸反应，也可以和稀硫酸反应
【解析】选C。①中发生反应3Cu+8HNO33Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，硝酸被还原为NO，故A错误；③中加稀硫酸，Cu与稀硫酸不反应，但硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，能与Cu反应，稀硝酸的氧化性比稀硫酸强，故B错误；实验③中发生反应的化学方程式为3Cu+Cu（NO3）2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O，故C正确；Cu在常温下可以和稀硝酸反应，但不能和稀硫酸反应，故D错误。
3．（2021~2022学年江苏省连云港市高一下学期期末）（不定项）科学研究人员提出在有机碳源和微生物的作用下，可以实现大气中的氮循环（如图所示），减少对环境的污染。下列说法正确的是（ ）。
A．NH4+转化成NO2－属于氮的固定
B．图中氮元素的化合价仅有0、+3、+5
C．转化过程中NO3－被甲醇还原为N2
D．NO2－与NH4+反应的离子方程式为：NO2－+NH4+＝N2↑+2H2O
【解析】选CD。NH4+转化成NO2－是氮的化合物之间的转化，不属于氮的固定，A选项错误；图中氮元素的化合价仅有0、+3、+5价外，还存在NH4+中的－3价，B选项错误；NO3－被甲醇氧化为N2，氮元素的化合价由+5价降低0价，化合价降低被还原，C选项正确；由图可知，NO2－与NH4+反应生成N2和H2O，结合电子守恒、电荷守恒和元素守恒可得如下配平的离子方程式NO2－+NH4+＝N2↑+2H2O，D选项正确。
4．（2021·唐山高一检测）0.2molCu2S投入一定浓度的含溶质1.6mol的硝酸中，充分反应后溶液蓝色澄清，生成NO与NO2的物质的量之比为1∶1，下列说法正确的是（ ）。
A．Cu2S未溶解完
B．硝酸恰好完全反应
C．反应的Cu2S与被还原的HNO3的物质的量之比为3∶10
D．实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为1∶7
【解析】选D。因为充分反应后溶液蓝色澄清，所以Cu2S完全反应，且S被氧化成+6价，方程式如下（但无需配平）：Cu2S+HNO3→Cu（NO3）2+CuSO4+NO↑+NO2↑+H2O。转移电子的关系式如下：Cu2S~2Cu2+~SO42－~10e－~2NO3－，HNO3~NO2~e－，HNO3~NO~3e－，因为NO与NO2的物质的量之比为1∶1，设其物质的量都为x，根据电子守恒可得如下等式：0.2mol×10＝x+3x，解得x＝0.5mol，未被还原的HNO3的物质的量为：n（HNO3）未被还原＝2n（Cu2S）＝2×0.2mol＝0.4mol，被还原的HNO3的物质的量为：n（HNO3）被还原＝2x＝2×0.5mol＝1mol，根据N元素守恒：n（HNO3）＝0.4mol+1mol＝1.4mol，则反应的Cu2S与被还原的HNO3的物质的量之比为0.2mol∶1mol＝1∶5，实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为0.2mol∶1.4mol＝1∶7，D选项正确。
5．氨氮废水是造成水体富营养化的原因之一。其中氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。某工厂设计如下流程处理氨氮废水：
（1）过程①的目的是将NH4+转化为NH3，并通过鼓入大量空气将氨吹出。生成NH3的离子方程式为_____________________________________________。
（2）过程②加入NaClO可将废水中的NH4+和NH3·H2O转化为无毒气体，该反应是______（“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”），反应后含氮元素、氯元素的物质分别为__________、________（写化学式）。
（3）余氯废水中主要含NaClO以及HClO，过程③中去除余氯的溶液X可能是_________（填序号）。
A．KOH溶液 B．Na2SO3溶液 C．Na2S溶液
写出用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式_____________________。
【解析】（1）从流程图中看，过程①中加入NaOH溶液，将大部分NH4+与OH－作用，生成NH3和H2O。反应的离子方程式为NH4++OH－NH3+H2O；（2）过程②中加入NaClO，可与废水中的NH4+和NH3·H2O发生氧化还原反应，转化成N2和Cl－等；（3）余氯废水中主要含NaClO以及HClO，过程③中去除余氯，可利用还原剂，将氯元素转化为Cl－。KOH溶液具有碱性，能与HClO反应，但产物仍具有强氧化性，a不合题意；Na2SO3溶液具有还原性，能与NaClO、HClO发生氧化还原反应，生成Cl－、SO42－等，b符合题意；Na2S溶液具有还原性，能与NaClO、HClO发生氧化还原反应，生成Cl－、S等，c符合题意；用Na2SO3溶液除去HClO的离子方程式HClO+SO32－Cl－+SO42－+H+或HClO+2SO32－Cl－+SO42－+HSO3－。
【答案】（1）NH4++OH－NH3+H2O
（2）氧化还原反应；N2；NaCl
（3）bc；HClO+SO32－Cl－+SO42－+H+或HClO+2SO32－Cl－+SO42－+HSO3－
6．实验小组为验证NO2与水反应的产物，用如图所示装置进行实验（夹持装置已略去，气密性已检验）。
【实验过程】
实验步骤
实验现象
Ⅰ.打开K1、K3、K5，关闭K2、K4，通入一段时间N2，关闭K1
Ⅱ.打开K2，放入足量浓HNO3，同时打开pH传感器和NO3－传感器，记录数据
圆底烧瓶中反应剧烈，铜片逐渐溶解，溶液变为蓝绿色，；片刻后，三颈瓶内的导管口有气泡冒出
III.5min后，打开K4，用注射器将少量空气注入三颈瓶，关闭K4
三颈瓶内的气体从无色变为浅红棕色
步骤II中，传感器记录数据如图所示：
【解释及结论】
（1）NO2与水反应的离子方程式为___________________________。
（2）步骤I中，通入N2的目的是_______________。
（3）将步骤II中圆底烧瓶内的实验现象补充完整：__________________。
（4）该实验验证NO2与水反应产物的实验证据包括____________（填序号）。
A．圆底烧瓶中溶液变为蓝绿色
B．三颈瓶内的气体从无色变为浅红棕色
C．pH传感器记录所得数据
D．NO3－传感器记录所得数据
（5）有同学认为该实验不严谨，因为______________________________也可能导致传感器所记录的数据结果。
【解析】打开K1、K3、K5，关闭K2、K4，通入一段时间N2，排出装置中的氧气（空气）；打开K2，放入足量浓HNO3，打开pH传感器和NO3－传感器，铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水；打开K4，用注射器将少量空气注入三颈瓶，三颈瓶内的气体从无色变为浅红棕色的现象可知，二氧化氮与水反应生成一氧化氮和硝酸，生成的一氧化氮被氧气氧化又生成了二氧化氮。（1）NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮，化学反应方程式为：3NO2+H2O＝2HNO3+NO，离子反应方程式为：3NO2+H2O2H++2NO3－+NO；（2）一氧化氮易被空气中的氧气氧化生成二氧化氮，所以通入N2排出装置中的氧气（空气）；（3）步骤II中圆底烧瓶内铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，所以溶液变为蓝绿色，有红棕色气体生成；（4）圆底烧瓶中铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，溶液变为蓝绿色说明生成硝酸铜，不能验证NO2与水反应产物，A错误；三颈瓶内气体从无色变为浅红棕色，说明一氧化氮与氧气反应生成了二氧化氮，能验证NO2与水反应生成的产物，B正确；pH传感器是用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的可用输出信号的传感器，随着反应的进行，pH传感器记录所得数据表示，pH减小，酸性增强，能验证NO2与水反应生成的产物，C正确；随着反应的进行，NO3－传感器记录所得数据表示，NO3－的浓度增大，能验证NO2与水反应生成的产物，D正确；（5）浓硝酸易挥发，该实验不严谨，有可能导致传感器所记录的数据结构式圆底烧瓶中挥发出来的浓硝酸。
【答案】（1）3NO2+H2O2H++2NO3－+NO
（2）排出装置中的氧气（空气）
（3）有红棕色气体生成（4）BCD
（5）圆底烧瓶中浓硝酸的挥发
相关试卷
高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化第3节 氮的循环课时训练： 这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化第3节 氮的循环课时训练，共9页。试卷主要包含了下列说法不正确的是，下列关于硝酸的说法中正确的是等内容，欢迎下载使用。
化学必修1第2节 氮的循环习题： 这是一份化学必修1第2节 氮的循环习题，共7页。
鲁科版必修1综合复习测试题： 这是一份鲁科版必修1综合复习测试题，共7页。
