鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化第3节 氮的循环第3课时学案及答案

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第3课时　硝酸　人类活动对氮循环和环境的影响
核心素养发展重点
学业要求
1.能针对物质性质及物质转化的探究问题，提出有依据的假设，选取试剂，设计实验方案，基于实验事实得出结论。
2．能应用物质性质及物质转化关系，分析和探讨某些化学过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面评估，从而更加科学、合理地选择和应用物质及其变化。
1.能从物质类别、元素化合价的角度，依据复分解反应规律和氧化还原反应原理预测硝酸的性质，设计实验进行初步验证，并能分析，解释有关实验现象，能用化学方程式、离子方程式正确表示硝酸的主要化学性质。
2．能根据HNO3的性质说明其妥善保存、合理使用的常见方法。
3．能说明HNO3的应用对社会发展的价值和对环境的影响，参与社会性科学议题——酸雨和雾霾防治、水体保护的讨论。




硝酸
1．物理性质
纯硝酸为无色、易挥发、有刺激性气味的液体，沸点低，质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。
2．化学性质
(1)酸性：属于强酸，具有酸的通性，如CaCO3与HNO3反应的化学方程式为CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋H2O＋CO2↑。
(2)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，可使用棕色试剂瓶保存。
(3)强氧化性
①与金属反应
硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应。
a．Cu与浓HNO3反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。Cu与稀HNO3反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
b．与Fe、Al反应：
常温时浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所以可以用铁质或铝质容器盛放冷的浓硝酸。
②与非金属反应
碳与浓硝酸反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
3．用途
硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等。
人类活动对氮循环和环境的影响
1．含氮氧化物的危害
(1)以一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成光化学烟雾、雾霾及酸雨的一个重要原因。
(2)光化学烟雾：汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的烟雾。
(3)酸雨：氮氧化物与降水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的组成成分。
(4)水体富营养化：当进入水体的氮元素含量增大时，会造成水体的富营养化，导致藻类“疯长”并覆盖在水面上。
2．减少人类活动对氮循环和环境的影响的措施
(1)控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。
(2)增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力。

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)“光化学烟雾”主要是由NOx等引起的。(　　)
(2)“酸雨”主要是由空气中SO2、NO2浓度增大引起的。(　　)
(3)浓硝酸能用铁制容器或铝制容器存放是因为铝、铁与浓硝酸不反应。 (　　)
(4)向浓硝酸中滴加石蕊溶液，现象为先变红后褪色。(　　)
(5)金属与硝酸反应无H2放出是因为硝酸中N元素的化合价处于最高价态，其得电子能力强于H＋。(　　)
(6)碳、铜分别与浓硝酸反应，浓硝酸均只表现强氧化性。(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
解析　(3)常温下浓HNO3与Fe、Al迅速反应，使其表面形成一层氧化物保护膜。
(6)浓HNO3与Cu反应除表现氧化性外，还表现酸性[生成Cu(NO3)2]。
2．下列有关浓硝酸说法不正确的是(　　)
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，与锌反应不生成氢气而生成二氧化氮，A错误；常温下铝遇浓硝酸会被氧化，在表面产生一层致密的氧化物薄膜，对内层的金属起到了保护作用，这种现象叫钝化，B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正确；浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生，D正确。
3．下列环境污染和氮元素无关的是(　　)
A．水体富营养化 B．光化学烟雾
C．温室效应 D．酸雨
答案　C
解析　水体富营养化是水体中N、P元素含量过高而引起的污染，和氮元素有关，A错误；光化学烟雾是指汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在阳光、紫外线作用下发生光化学反应生成二次污染物，和氮元素有关，B错误；引起温室效应的气体主要有CO2等，和氮元素无关，C正确；酸雨主要是由SO2和氮氧化物引起的，和氮元素有关，D错误。
4．以下关于铜跟浓、稀HNO3反应的说法中错误的是(　　)
A．1 mol浓HNO3被还原转移2 mol电子
B．Cu与浓HNO3反应比与稀HNO3反应剧烈
C．Cu与浓、稀HNO3反应都不需要加热
D．生成等量的Cu(NO3)2，消耗浓HNO3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正确；Cu与浓、稀HNO3反应都不需要加热，C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正确。



探究一　硝酸的性质及应用

1．打开实验室中保存已久的浓HNO3，除闻到有刺激性酸味外，还发现溶液呈黄色，为什么？
提示：闻到酸味说明HNO3具有挥发性；保存已久的浓HNO3呈黄色的原因是HNO3能分解生成H2O、O2和NO2，NO2溶解在硝酸中使浓HNO3呈黄色。
2．依据HNO3中氮的化合价和浓硝酸分解的产物NO2、O2，预测一下硝酸的性质。
提示：HNO3中氮元素处于最高价态，其能分解生成强氧化性物质O2和NO2，因此HNO3具有强氧化性。

1．硝酸与金属的反应
一般规律：金属与硝酸反应不生成H2。

(1)硝酸能与除Au、Pt、Ti外的绝大多数金属反应
如：2HNO3(浓)＋Ag===AgNO3＋NO2↑＋H2O；
4HNO3(稀)＋3Ag===3AgNO3＋NO↑＋2H2O。
(2)浓硝酸与Fe、Al的反应

(3)稀HNO3与Fe的反应
①Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O。
②3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
2．浓硝酸与非金属的反应
(1)浓硝酸与部分还原性较强(或氧化性较弱)的非金属单质(如C、S、P等)反应。
(2)反应规律：非金属单质＋浓HNO3最高价氧化物或最高价含氧酸＋NO2↑＋H2O。
(3)反应实例
C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
S＋6HNO3(浓)H2SO4＋6NO2↑＋2H2O
P＋5HNO3(浓)H3PO4＋5NO2↑＋H2O

1．浓硝酸能使紫色石蕊溶液先变红，后褪色。
2．硝酸与铜的反应
浓硝酸开始HNO3被还原为NO2，随着反应的进行，硝酸变稀，HNO3被还原为NO，向反应后的溶液中加稀硫酸，NO又被还原为NO。
3．Fe与稀HNO3的反应
(1)反应关系：
(2)反应产物与反应物用量关系
①≥4，Fe(NO3)3；
②≤，Fe(NO3)2；
③<<4，Fe(NO3)3和Fe(NO3)2；
④n(参加反应的HNO3)＝4n(被还原的HNO3)。

1．下列关于硝酸说法正确的是(　　)
A．硝酸与金属反应，主要是＋5价氮得电子
B．浓HNO3的还原产物是NO
C．硝酸电离出H＋，能被Zn、Fe等金属还原成H2
D．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量红棕色气体
答案　A
解析　硝酸与金属反应，主要是＋5价氮得电子，生成氮的低价化合物，一般不生成氢气。浓HNO3的还原产物是NO2。常温下铁遇到浓硝酸发生钝化，不会生成大量红棕色气体。
2．在盛有一定量浓硝酸的试管中加入6.4 g铜片，发生反应。请回答下列问题：
(1)开始阶段，观察到的现象为____________________，反应的化学方程式是________________________________________________________________。
(2)反应结束后，铜片有剩余，再加入少量20%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)若6.4 g铜片消耗完时，共产生气体2.8 L(标准状况)。则整个反应过程中所消耗的HNO3的物质的量为________。
答案　(1)铜片逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，产生红棕色的气体
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(2)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)0.325 mol
解析　(1)因为浓硝酸的氧化性很强，可以将铜氧化，同时它本身被还原为红棕色的NO2气体，所以现象是铜片逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，产生红棕色的气体。
(2)反应后的溶液中有NO，加入稀硫酸后，NO会继续氧化铜单质。
(3)起酸性作用的HNO3的物质的量n(HNO3)＝2n(Cu)＝0.2 mol；被还原的HNO3的物质的量n(HNO3)＝＝0.125 mol。故整个反应过程中所消耗的HNO3的物质的量为0.2 mol＋0.125 mol＝0.325 mol。
探究二　人类活动对氮循环和环境的影响

造成“水华”现象的原因是什么？如何防治？
提示：水体中氮、磷等元素的含量增多，使得水体中的植物增长速度加快，使水体缺氧变臭。防治的措施是减少含氮、磷等元素的物质向水体中的排放，科学地施用化学肥料等。

1．含氮物质的来源及其危害

2．氮氧化物污染治理方法
(1)汽车尾气“催化转化法”
2CO＋2NO2CO2＋N2
(2)氨还原法
6NO＋4NH35N2＋6H2O
6NO2＋8NH37N2＋12H2O
(3)碱液吸收法
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

环境问题与产生原因
(1)“臭氧空洞”主要是大量使用氟氯代烃等引起的。
(2)“光化学烟雾”主要是由汽车尾气的排放引起的。
(3)“酸雨”主要是由空气中SO2、NO2浓度增大引起的。
(4)“白色污染”主要是由聚乙烯塑料等引起的。
(5)“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的。

3．工业制HNO3的过程中排放的NO2和NO常用NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O、2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，NO不能被NaOH溶液吸收。若同温同压下NO2与NO的体积之比如下，其中不能被NaOH溶液完全吸收的是(　　)
A．1∶1 B．1∶3
C．2∶1 D．3∶1
答案　B
解析　根据NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O可知，当NO2与NO的体积之比为1∶1时，恰好被完全吸收，故A不符合题意；当NO2与NO的体积之比为1∶3时，一氧化氮过量，多余的一氧化氮不能被氢氧化钠溶液吸收，故B符合题意；当NO2与NO的体积之比为2∶1或3∶1时，反应后二氧化氮有剩余，由2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O可知，多余的二氧化氮可以直接被氢氧化钠溶液完全吸收，故C、D不符合题意。
4．汽车尾气是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”。它可以使CO与NO反应，生成可参与大气循环的无毒气体。
(1)下列与汽车尾气的排放密切相关的是________(填序号)。
A．光化学烟雾 B．水体富营养化与赤潮
C．白色污染 D．雾霾
(2)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)AD　
(2)2CO＋2NO2CO2＋N2
解析　(1)汽车尾气中含有大量的氮氧化物，氮氧化物是形成光化学烟雾和雾霾的主要原因之一。
(2)根据题目提供的信息可知，CO与NO反应生成可参与大气循环的无毒气体，即生成的是CO2和N2，由此可写出化学反应方程式。





1．下列对于硝酸的认识，不正确的是(　　)
A．浓硝酸在见光或受热时会发生分解
B．金属与硝酸反应不产生氢气
C．可用铁和铝制品盛装浓硝酸
D．铜与硝酸的反应属于置换反应
答案　D
解析　浓硝酸在见光或受热时会发生分解生成氧气、二氧化氮和水，A正确；硝酸是氧化性酸，金属与硝酸反应不产生氢气，B正确；常温下铁和铝在浓硝酸中钝化，因此可用铁和铝制品盛装浓硝酸，C正确；铜与硝酸反应生成硝酸铜、氮的氧化物和水，不属于置换反应，D错误。
2．下列反应的化学方程式正确的是(　　)
A．铁与稀硝酸反应：Fe＋2HNO3===Fe(NO3)2＋H2↑
B．稀硫酸与Ag反应：2Ag＋H2SO4===Ag2SO4＋H2↑
C．浓硝酸和碳酸钙反应：2HNO3＋CaCO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O
D．稀硝酸和FeO反应：2HNO3＋FeO===Fe(NO3)2＋H2O
答案　C
解析　A项，金属与硝酸反应一般不会生成氢气；B项，金属活动性在氢后的金属不能与稀硫酸反应产生氢气；D项，稀硝酸具有强氧化性，与FeO发生氧化还原反应，将FeO氧化为Fe(NO3)3，本身被还原为NO。
3．下列关于硝酸的说法正确的是(　　)
A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能
B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸
D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸中的N元素得电子更多，故稀硝酸的氧化性强于浓硝酸
答案　B
解析　A项，浓硝酸也能与Fe发生反应，常温下Fe被钝化，加热条件下反应可生成NO2气体，错误；B项，浓硝酸、稀硝酸均具有强氧化性，正确；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关，错误；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性强于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中N元素得电子数目多少无关，错误。
4．在一定温度下，32 g金属铜与足量某浓度的硝酸溶液完全反应，生成NO2和NO的物质的量之比为1∶3，则反应过程中转移的电子为(　　)
A．1 mol B．2 mol
C．3 mol D．4 mol
答案　A
解析　因铜完全反应，则铜失去的电子即为该反应过程中转移的电子，即反应过程中转移电子的物质的量为×2＝1 mol，故A正确。
5．锌和某浓度的HNO3溶液反应时，若参加反应的锌与HNO3的物质的量之比为2∶5，产物有硝酸锌、X和水，则X可能是(　　)
A．N2O B．NO
C．N2O3 D．NO2
答案　A
解析　锌和某浓度的硝酸溶液发生氧化还原反应，参加反应的锌和硝酸的物质的量之比为2∶5，假设锌为4 mol，生成4 mol硝酸锌，表现酸性的硝酸的物质的量为8 mol，表现氧化性的硝酸的物质的量为2 mol，反应后Zn被氧化为＋2价，设硝酸还原产物中氮元素为x价，则根据得失电子守恒可知4 mol×(2－0)＝2 mol×(5－x)，解得x＝＋1，即还原产物为N2O，A正确。
6．向50 mL 12 mol/L的HNO3溶液中加入足量的铜粉，经完全反应后，产生的气体在标准状况下的体积(不考虑NO2转化为N2O4)为(　　)
A．小于3.36 L
B．等于3.36 L
C．等于6.72 L
D．在3.36 L与6.72 L之间
答案　D
解析　一定量的浓硝酸与足量的铜会发生以下两个反应：①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。n(HNO3)＝0.6 mol，若只发生反应①，生成气体n(NO2)＝0.3 mol，体积为6.72 L；若只发生反应②，生成气体n(NO)＝0.15 mol，体积为3.36 L，故气体为两者的混合物，体积介于3.36 L与6.72 L之间。
7．下列事实体现了硝酸的什么性质？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。
(1)浓硝酸应存放于棕色试剂瓶中。
浓硝酸具有________；反应的化学方程式为__________________________。
(2)银片溶于热的稀硝酸。
硝酸具有________；反应的化学方程式为____________________________。
(3)石灰石和稀硝酸混合反应制取CO2。
硝酸具有________；反应的离子方程式为___________________________。
(4)红热的木炭投入浓硝酸中产生红棕色的气体。
浓硝酸具有________；反应的化学方程式为_________________________。
答案　(1)不稳定性(或见光易分解的性质)　4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O
(2)强氧化性和酸性　3Ag＋4HNO3(稀)3AgNO3＋NO↑＋2H2O
(3)酸性　CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O
(4)强氧化性　C＋4HNO3(浓)4NO2 ↑＋CO2↑＋2H2O
解析　硝酸被还原时体现了硝酸的氧化性，在产物中有硝酸盐生成时体现了硝酸的酸性。

课时作业

一、选择题(本题共7小题，每小题只有1个选项符合题意)
1．近年来，光化学烟雾污染已引起人们的注意，下列哪些气体是造成光化学烟雾的主要因素 (　　)
A．NO2 B．CO2
C．CO D．SO2
答案　A
解析　NO2等氮氧化物是形成光化学烟雾的重要原因。
2．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不相对应的一组是(　　)
A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
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　A项，浓硝酸因有酸性而使紫色石蕊试液变红色，又因浓硝酸的强氧化性而使其褪色。B项，因稀硝酸有强氧化性，与锌反应不产生H2。C项，因浓硝酸不稳定，见光或受热易分解，因此应用棕色瓶盛装，避光保存。D项，硝酸使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去，是因为硝酸和氢氧化钠发生中和反应的缘故。
3．在下列反应中，HNO3既表现氧化性，又表现酸性的是(　　)
A．H2S＋2HNO3===S↓＋2NO2↑＋2H2O
B．CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O
C．4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O
D．3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
答案　D
解析　A中HNO3只表现氧化性；B中HNO3只表现酸性；C中HNO3既表现氧化性，又表现还原性；D中HNO3既表现氧化性，又表现酸性。
4．将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是(　　)
A．反应剧烈程度：两者相同
B．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少
C．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深
D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少
答案　B
解析　相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，浓硝酸参与的反应更剧烈，A错误；铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式分别为：①4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①产生红棕色气体，②产生无色气体，C错误；由于参加反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D错误；1 mol Cu和浓硝酸反应消耗4 mol硝酸，1 mol Cu和稀硝酸反应消耗 mol硝酸，同质量的铜和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，消耗的浓硝酸多，B正确。
5．已知某四种单质分别与浓硝酸混合出现的情况依次是：①反应生成相应的硝酸盐；②反应生成最高价含氧酸；③发生钝化；④不发生反应。则符合上述情况的单质可能是(　　)
A．Cu、Si、Zn、Au B．Ag、P、Al、Pt
C．Fe、C、Sb、Hg D．Cu、S、Fe、Pb
答案　B
解析　浓硝酸在常温下使铁、铝钝化，故A、C不正确；浓硝酸能与绝大多数金属反应，但不能与Au、Pt反应，故D不正确。
6．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入下列哪种固体粉末，铜粉可溶解(　　)
A．FeCl2 B．Fe2O3
C．Zn D．KCl
答案　B
解析　A中FeCl2与铜不反应；B中Fe2O3溶于稀硫酸得到Fe2(SO4)3，Fe2(SO4)3可与铜反应；C中Zn溶于稀硫酸生成的ZnSO4不与铜反应；D中KCl在酸性条件下与铜不反应。
7．向浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化是(　　)
A．绿色变深 B．变为棕黄色
C．绿色变浅 D．无明显变化
答案　B
解析　向Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸，NO在酸性条件下具有较强的氧化性，将Fe2＋氧化为Fe3＋，B正确。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
8．将Cu、Zn混合物投入稀硝酸中，充分反应后，锌有剩余，则反应后的混合物中肯定不存在的是(　　)
A．Cu B．Cu(NO3)2
C．HNO3 D．Zn(NO3)2
答案　BC
解析　若Zn有剩余，则说明反应后的溶液中不存在HNO3、Cu(NO3)2，因为锌与二者发生反应：3Zn＋8HNO3(稀)===3Zn(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu(NO3)2＋Zn===Zn(NO3)2＋Cu，B、C正确。
9．已知X、Y、Z、W(含同一元素)之间的转化关系为XYZW，且X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐，则X可能是(　　)
A．N2 B．NO2
C．NH3 D．NO
答案　C
解析　由X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐，可知X、Y、Z、W(含同一元素)均含N元素，且X是NH3，发生反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；且HNO3＋NH3===NH4NO3。
10．将1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL某浓度的硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120 mL(已折算为标准状况)，当向反应后的溶液中加入640 mL 1.0 mol/L NaOH溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为2.54 g。下列说法正确的是(　　)
A．该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1
B．该硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/L
C．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是20%
D．该硝酸中HNO3的质量分数为60%
答案　AB
解析　设铜、镁的物质的量分别为x、y，则①64 g·mol－1×x＋24 g·mol－1×y＝1.52 g，②98 g·mol－1×x＋58 g·mol－1×y＝2.54 g，解得x＝0.02 mol，y＝0.01 mol，所以该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1，A正确；设N2O4、NO2的物质的量分别为a、b，则根据得失电子守恒，2x＋2y＝2a＋b，a＋b＝＝0.05 mol，解得a＝0.01 mol，b＝0.04 mol，最终生成硝酸钠的物质的量是0.64 mol，根据氮原子守恒可知参加反应的硝酸是0.64 mol＋0.01 mol×2＋0.04 mol＝0.7 mol，因此该硝酸中HNO3的物质的量浓度是＝14.0 mol/L，B正确；NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%，C错误；硝酸溶液的密度未知，质量不能确定，不能计算硝酸的质量分数，D错误。
11．某化学兴趣小组进行有关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．①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，稀硝酸被还原为NO2
B．③中反应的化学方程式：3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O
C．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
D．由上述实验可知Cu在常温下既可与稀硝酸反应，也可与稀硫酸反应
答案　B
解析　①中发生反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成的硝酸铜溶液为蓝色，试管口处NO被氧气氧化生成红棕色的二氧化氮，但稀硝酸被还原生成NO，A错误；③中发生反应的化学方程式为3Cu＋Cu(NO3)2＋4H2SO4===4CuSO4＋2NO↑＋4H2O，B正确；③中加稀硫酸，Cu与稀硫酸不反应，但NO在酸性条件下具有强氧化性，继续与Cu反应，稀硝酸的氧化性比稀硫酸强，C错误；Cu在常温下可以和稀硝酸反应，不与稀硫酸反应，D错误。
三、非选择题(本题共3小题)
12．硝酸是一种重要的工业原料。
(1)实验室中通常保存在棕色试剂瓶中，原因是________________________ (用化学方程式表示)。
(2)储运浓硝酸时通常用铁罐或铝罐，原因是________________________________________________。
(3)硝酸是一种易挥发性的酸，当两支分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒靠近时会产生大量白烟，白烟的成分是________。
(4)工业上通常用氨催化氧化法制硝酸，写出氨催化氧化的化学方程式：____________________________________，硝酸工厂尾气的主要危害是____________________________。
答案　(1)4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O
(2)常温时，浓硝酸可使铁、铝钝化
(3)NH4NO3
(4)4NH3＋5O24NO＋6H2O　形成酸雨和光化学烟雾
解析　硝酸见光易分解，需避光保存；常温时，浓硝酸可使铁、铝钝化，故可用铁、铝罐盛装；硝酸蒸气与氨气反应生成的白烟是硝酸铵。硝酸工厂尾气中氮氧化物会引起酸雨和光化学烟雾。
13．硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸，其还原产物因硝酸浓度的不同而变化，总体上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电子数越少，浓硝酸的还原产物主要为NO2、稀硝酸的还原产物为NO。实验室常用Cu与浓HNO3反应制取NO2，用Cu与稀HNO3反应制取NO。
(1)请写出实验室中用Cu与稀HNO3反应制取NO的化学方程式并用双线桥标明电子的转移方向及数目：____________________________________________。
(2)64 g Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部作用后，共收集到22.4 L气体(已折算为标准状况)，反应中消耗的HNO3的物质的量是________(填序号)。
A．0.5 mol B．1.0 mol
C．2.0 mol D．3.0 mol
产生的气体是________，其物质的量之比是________。
(3)实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO，浓度更低时硝酸还可以被还原为N2O、N2或NH4NO3等，请将下列3种物质：FeSO4、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上，并配平该反应的化学方程式。
________HNO3＋________===________＋________＋________NO↑＋________H2O
答案　(1) ＋4H2O
(2)D　NO2和NO　1∶1
(3)4　3FeSO4　Fe(NO3)3　Fe2(SO4)3　1　2
解析　(1)Cu与稀HNO3反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，用双线桥法表示为
＋4H2O。
(2)n(Cu)＝1 mol，则n[Cu(NO3)2]＝1 mol，n(NOx)＝＝1 mol，即被还原的硝酸的物质的量为1 mol，表现酸性的硝酸的物质的量为2 mol，故反应共消耗硝酸的物质的量为1 mol＋2 mol＝3 mol，D正确；反应消耗Cu的物质的量是1 mol，失去2 mol电子，若还原产物全部为NO2，则其物质的量为2 mol，若还原产物全部为NO，则其物质的量为 mol， mol<1 mol<2 mol，则产生的气体为NO和NO2，设NO2物质的量为x mol，则NO物质的量为(1－x) mol，根据得失电子守恒，可得x＋3(1－x)＝2，解得x＝0.5，1－x＝0.5，故二者的物质的量之比为1∶1。
(3)所给物质中，HNO3中氮元素化合价位于最高价，具有氧化性，能将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3，对应还原产物为NO，根据得失电子守恒、原子守恒，可得发生的反应为4HNO3＋3FeSO4===Fe(NO3)3＋Fe2(SO4)3＋NO↑＋2H2O。
14．某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条的燃烧？”由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案(图中铁架台等夹持仪器均已略去)：
Ⅰ.实验装置如图甲所示。

(1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气。写出该反应的化学方程式：____________________________________。
(2)当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃。有的同学得出“NO2能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？________(填“正确”或“不正确”)，理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
Ⅱ.实验装置如图乙所示。

(3)写出浓硝酸受热分解的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学提出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？__________(填“正确”或“不正确”)，理由是____________________________________________________________________。
答案　Ⅰ.(1)2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑
(2)正确　Cu(NO3)2分解产生的O2的体积分数与空气中O2的体积分数相等，但空气不能使带火星的木条复燃，所以NO2能支持燃烧
Ⅱ.(3)4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O
(4)不正确　可能是由于产生大量的水蒸气所致
解析　Ⅰ.(1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，所以该反应的化学方程式是2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑。
(2)2Cu(NO3)22CuO＋4NO2↑＋O2↑，该反应中氧气占总气体体积的五分之一，与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃，根据实验现象知，二氧化氮支持燃烧，故结论正确。
Ⅱ.(3)浓硝酸具有强挥发性，且不稳定，在加热条件下能分解生成二氧化氮、氧气和水，反应方程式为4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。
(4)该反应的反应条件是加热，加热过程中有水蒸气生成，产生的大量水蒸气阻碍了NO2的助燃，导致NO2不能支持木条燃烧的假象，所以结论不正确。