資源簡介

第21講 硝酸、含氮化合物的轉化關系
［課程標準］1.掌握硝酸的性質及應用。2.了解氮及其化合物的轉化關系。
考點一 硝酸的性質及應用
INCLUDEPICTURE "要點梳理.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\要點梳理.TIF" \* MERGEFORMATINET
1.物理性質
2.化學性質
（1）[JP3]不穩定性：4HNO3Ａ4NO2↑＋O2↑＋2H2O。
(2)強氧化性：不論濃、稀硝酸都有強氧化性，而且濃度越大氧化性越強。
按要求完成下列反應的方程式：
①與金屬反應：
稀硝酸與銅反應：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
濃硝酸與銅反應：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
②與非金屬反應：
濃硝酸與C的反應：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O；
③與還原性化合物反應：
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
3．工業制法
(1)NH3在催化劑作用下與O2反應生成NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
(2)NO進一步氧化生成NO2：2NO＋O2===2NO2。
(3)用水吸收NO2生成HNO3：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
學生用書?第100頁
[正誤辨析]
(1)硝酸可與Na2S反應制得H2S氣體(　　)
(2)Cu溶于稀HNO3：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(　　)
(3)常溫下，將Al片放入濃硝酸中無明顯現象，原因是Al與濃硝酸不反應(　　)
(4)濃硝酸、濃硫酸的濃度大，書寫離子方程式時寫分子式，不拆寫為離子形式(　　)
(5)濃、稀硝酸都能使藍色石蕊試紙最終變為紅色(　　)
答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
INCLUDEPICTURE "核心突破.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\核心突破.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、金屬與硝酸反應的定性分析
1．下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論不正確的是(　　)
① ② ③
A．由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體
B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發生了反應
C．由③說明濃硝酸具有揮發性，生成的紅棕色氣體為還原產物
D．③的氣體產物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發生了反應
D　[本題考查硝酸的氧化性、不穩定性、揮發性等性質。③中的CO2可能是空氣中的氧氣與木炭反應的產物。]
2．在濃硝酸中放入Cu片，
(1)反應開始時的化學方程式為_________________________________________
________________________________________________________________________，
實驗現象為_______________________________________________________。
(2)若Cu片有剩余，則反應將要結束時的化學方程式為_____________________。
(3)待反應停止后，再加入少量的稀硫酸，這時Cu片上又有氣泡產生，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：　(1)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　銅片不斷溶解，溶液逐漸變藍色，有紅棕色氣體逸出
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)加入稀硫酸后，氫離子與原溶液中硝酸根離子構成強氧化性酸(HNO3)，又能與過量的銅反應
二、金屬與硝酸反應的定量計算
3．在某100 mL的混合液中，硝酸和硫酸的物質的量濃度分別是0.4 mol/L、0.1 mol/L，向該混合液中加入1.92 g 銅粉，加熱，待充分反應后，所得溶液中銅離子物質的量濃度是(假設反應后溶液體積不變)________。
解析：　3Cu　＋　8H＋＋　　2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol
根據離子方程式可知Cu過量，應根據H＋計算，則c(Cu2＋)＝＝0.225 mol·L－1。
答案：　0.225 mol/L
4．將1.92 g銅粉投入一定量濃HNO3中，隨著銅粉的溶解，反應生成的氣體顏色逐漸變淺，當銅粉完全溶解后共收集到由NO2和NO組成的混合氣體1.12 L(標準狀況)，則反應消耗HNO3的物質的量為________。
解析：　①被還原的硝酸的物質的量即為氣體NO2與NO物質的量的總和，被還原n(HNO3)＝＝0.05 mol；②未被還原的HNO3的物質的量等于Cu(NO3)2中NO的物質的量，參加反應的硝酸包括表現酸性的硝酸[生成Cu(NO3)2]和被還原的硝酸(生成NO2和NO)。n(HNO3)＝ mol＝0.11 mol。
答案：　0.11 mol
有關硝酸與金屬反應的計算方法
1．涉及HNO3、H2SO4的混合酸與金屬反應計算時應采用離子方程式計算。
2．思維模型
三、有關硝酸氧化性實驗探究
5．某學習小組為探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。
可選藥品：濃硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳。
已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與NO2反應：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
請回答下列問題：
(1)實驗應避免有害氣體排放到空氣中。裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是________________________________________________________________________。
學生用書?第101頁
(2)滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)裝置①中發生反應的化學方程式是_______________________________________
________________________________________________________________________。
(4)裝置②的作用是_____________________________________________________
________________________________________________________________________，
發生反應的化學方程式是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)該小組得出的結論所依據的實驗現象是___________________________________
________________________________________________________________________。
(6)實驗結束后，同學們發現裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學們分別設計了以下4個實驗方案來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是________(填字母)。
a．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
b．加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化
c．向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化
d．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色變化
解析：　(1)根據裝置特點和實驗目的，裝置⑤收集NO，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因為要驗證稀HNO3不能氧化NO，所以裝置③中應該盛放3 mol·L－1稀硝酸。
(2)由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾，所以滴加濃HNO3之前需要通入一段時間的CO2趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內防止反應產生的NO氣體逸出。
(5)NO通過稀HNO3后，若無紅棕色NO2產生，說明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3裝置的液面上方沒有顏色變化即可說明稀HNO3不能氧化NO。裝置④中盛放的是濃HNO3，若濃HNO3能氧化NO，則裝置④的液面上方會產生紅棕色氣體。
(6)要證明是Cu(NO3)2濃度過高或是溶解了NO2導致裝置①中溶液呈綠色，可設計將溶解的NO2趕走(a、c方案)，再觀察顏色變化。也可在Cu(NO3)2濃溶液中通入NO2，觀察比較反應后的顏色變化(d方案)，確定是不是由溶有NO2引起的。
答案：　(1)3 mol·L－1 稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液　(2)通入一段時間CO2，關閉彈簧夾，將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內
(3)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(4)將NO2轉化為NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(5)裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變為紅棕色　(6)acd
考點二　基于“價類二維圖”理解氮及其化合物的轉化關系
INCLUDEPICTURE "要點梳理.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\要點梳理.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．含氮元素物質之間的轉化關系
(1)歧化——同一物質中某元素的化合價在同一反應中既升高又降低。
如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(2)歸中——不同物質中同一元素的不同化合價在同一反應中只靠攏。
如：6NO＋4NH35N2＋6H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2．氮元素的“價類二維圖”
氮元素有多種可變化合價，物質的種類較多，在復習時要從物質類別和價態變化理解這些物質之間的轉化關系。
INCLUDEPICTURE "核心突破.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\核心突破.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．A、B、C、D是短周期元素形成的四種氣體單質。E、F均為氣體，且F為紅棕色。有關的轉化關系如下圖所示(反應條件均已略去)
請回答下列問題：
(1)D的化學式為_________________________________________________________。
(2)反應③的離子方程式為_________________________________________________。
(3)Y和E在一定條件下可反應生成B和Z，這是一個具有實際意義的反應，可消除E對環境的污染，該反應的化學方程式為___________________________________________。
(4)0.1 mol·L－1的X溶液和0.1 mol·L－1的Y溶液等體積混合，溶液呈________性(填“酸”“堿”或“中”)，原因是_______________________________________________。
(用離子方程式說明)。
解析：　(1)本框圖突破口之一是“白煙”，是揮發性酸和氨氣相遇后的產物，由此可推知D是H2，突破口之二是“紅棕色氣體”，F應為NO2，反推可知E為NO，C為O2，Z為H2O，Y為NH3，X為HCl，G為HNO3。(3)中涉及反應是氧化還原反應中的歸中反應。(4)兩者恰好完全反應時生成NH4Cl，銨根離子水解而使溶液顯酸性。
答案：　(1)H2
(2)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO
(3)4NH3＋6NO===5N2＋6H2O
(4)酸　NH＋H2ONH3·H2O＋H＋
2．研究氮及其化合物的性質，可以有效改善人類的生存環境。氮元素化合價—物質類別關系圖如圖：
學生用書?第102頁
回答下列問題：
(1)在催化劑和加熱的條件下，物質A生成NO是工業制硝酸的重要反應，反應的化學方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在加熱條件下，物質C的濃溶液與碳單質反應，寫出反應的化學方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)實驗室中，檢驗溶液中含有NH的操作方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)物質B為紅棕色氣體，寫出該物質與水反應的離子方程式：________________________________________________________________________。
當反應消耗0.15 mol物質B時，轉移電子的物質的量為________。
解析：　由氮元素化合價－物質類別關系分析，A為氨氣，B為二氧化氮，C為硝酸。(4)物質B為NO2，二氧化氮 和水反應生成硝酸和一氧化氮，反應的離子方程式為3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO，反應中3 mol NO2參加反應，轉移電子總數為2 mol，
當反應消耗0.15 mol物質B時，轉移電子的物質的量為0.15 mol×＝0.1 mol。
答案：　(1)4NH3＋5O24NO＋6H2O
(2)C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(3)取少量溶液于試管中，加入氫氧化鈉溶液，稍微加熱，若有使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體產生，則證明溶液中含有NH
(4)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO　0.1 mol
INCLUDEPICTURE "重點強化專欄7.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\重點強化專欄7.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．常見的大氣污染物及其危害
大氣污染物 主要成分 危害
可吸入顆粒物 大氣中液體、固體狀顆粒物，又稱飄塵 加重呼吸道疾病，其他有害氣體轉化的催化劑
硫的氧化物 SO2、SO3 酸雨
氮的氧化物 NO、NO2 光化學煙霧、酸雨、破壞臭氧層
碳的氧化物 CO 降低血液的輸氧能力
碳氫化合物 CH4、CxHy等 光化學煙霧
氟氯代烴 CF3Cl(氟利昂)等 溫室效應、破壞臭氧層
2.六大工業尾氣的主要成分
硫酸工廠尾氣 SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收
硝酸工廠尾氣 NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收
高爐煤氣 CO、CO2、N2等，一般回收利用
煉鋼煙氣 Fe2O3煙塵、CO等，一般回收利用
焦爐氣 H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料
氯堿工業 Cl2，一般用NaOH溶液吸收
注意：盡管CO2能造成溫室效應，但CO2不屬于空氣污染物。
3．環境保護
(1)空氣質量日報：主要包括“空氣污染指數”“空氣質量級別”“首要污染物”。
(2)三廢污染：是指廢水、廢氣、廢渣。
(3)環保措施
①工業廢氣攜帶顆粒物的回收利用。
②工業、生活污水經處理達標后排放，限制使用含磷洗滌劑。
③回收、限制難降解塑料，研制可降解塑料。
4．綠色化學
(1)核心：利用化學原理從源頭上減少或消除工業生產對環境的污染。
(2)最高目標：原子利用率為100%，即反應物中的原子全部轉化為期望的最終產品。
5．碳中和
2020年9月，我國作出對于全球減排具有里程碑意義的承諾：2060年實現碳中和。碳中和是指直接或間接產生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節能減排、碳捕集與封存等形式，抵消自身產生的二氧化碳排放量，實現二氧化碳“零排放”。
應用1.我國力爭在2060年前實現“碳中和”，體現了中國對解決氣候問題的大國擔當。下列措施對實現“碳中和”不具有直接貢獻的是(　　)
A．推行生活垃圾分類
B．植樹造林增加綠色植被
C．采取節能低碳生活方式
D．創新CO2轉化為碳燃料的技術
A　[推行生活垃圾分類，有利于回收利用，防止污染，對實現“碳中和”不具有直接貢獻，故A選；植樹造林增加綠色植被對實現“碳中和”具有直接貢獻，故B不選；采取節能低碳生活方式對實現“碳中和”具有直接貢獻，故C不選；創新CO2轉化為碳燃料的技術對實現“碳中和”具有直接貢獻，故D不選。]
學生用書?第103頁
應用2.下列說法不正確的是(　　)
A．赤潮是水體富營養化，藻類大量繁殖，消耗了大量氧氣，造成水體缺氧的現象
B．工業廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除
C．汽車尾氣的大量排放是造成霧霾天氣的因素之一
D．用明礬可消除水中Cu2＋等重金屬離子污染
D　[赤潮是水體富營養化，藻類大量繁殖，消耗了大量氧氣，造成水體缺氧的現象，A正確；石灰石煅燒得到生石灰，生石灰與SO2反應得到亞硫酸鈣，亞硫酸鈣再被氧化，從而將SO2脫除，B正確；大量燃燒化石燃料可產生有害氣體和煙塵，故汽車尾氣的大量排放是造成霧霾天氣的因素之一，C正確；明礬溶于水可水解生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體能吸附水中懸浮的不溶性雜質，沉降下來，達到凈水的目的，但不能消除水中Cu2＋等重金屬離子污染，D錯誤。]
應用3.綠色化學的核心是實現污染物“零排放”，下列符合綠色化學理念的是(　　)
A．利用二氧化錳與濃鹽酸反應制取氯氣
B．用稀硝酸和銅反應制取Cu(NO3)2
C．由反應2SO2＋O2 2SO3制SO3
D．向銅和稀硫酸的溶液中加入H2O2制備硫酸銅
D　[加熱MnO2和濃鹽酸制取Cl2，Cl2有毒性，易污染環境，A錯誤；稀硝酸與銅反應生成Cu(NO3)2，還生成污染性氣體NO，B錯誤；利用SO2與O2反應制取SO3，SO2是污染性氣體，C錯誤；銅與稀硫酸、H2O2反應制備硫酸銅，不產生污染性氣體，符合綠色化學理念，D正確。]
應用4.原子利用率＝期望產物的總質量與生成物的總質量之比，原子利用率越高對環境污染越小。在下列制備環氧乙烷的反應中，原子利用率最高的是(　　)
D　[據信息，如果反應物完全變為產物，無其他副產品產生，則原子利用率最高，A、B、C三項反應中都生成了副產品，故原子利用率低。]
應用5.以下非金屬氧化物與其引起的環境問題及主要來源對應不正確的是(　　)
選項 氧化物 環境問題 主要來源
A CO2 溫室效應 化石燃料的燃燒
B NO2 酸雨 工廠廢氣的排放
C CO CO中毒 燃料的不完全燃燒
D SO2 光化學煙霧 汽車尾氣的排放
D　[A項，二氧化碳與溫室效應有關，主要來源為化石燃料煤的燃燒，故A正確；B項，二氧化氮能形成硝酸型酸雨，主要來源為硝酸工廠廢氣的排放，故B正確；C項，燃料不完全燃燒生成CO，CO有毒，故C正確；D項，二氧化氮是形成光化學煙霧的主要污染物，而二氧化硫與酸雨形成有關，故D錯誤。]
應用6.2022年北京冬奧會和冬殘奧會通過科技助力“碳中和”，體現綠色環保理念。下列說法錯誤的是(　　)
A．冬奧會火炬“飛揚”采用碳纖維與樹脂復合材料，對比傳統金屬材質，碳纖維密度小、強度高
B．冬奧會火炬用加入金屬鹽類的氫氣為燃料，火焰并非淡藍色是由于金屬鹽類的焰色試驗，焰色試驗屬于化學變化
C．冬奧會采用二氧化碳跨臨界直冷制冰代替氟利昂等制冷劑，具備環保節能、來源廣泛、安全無毒等優點
D．冬奧會頒獎花束所用的編織材料是以羊毛為原料的絨線，其主要成分為蛋白質
B　[A項，碳纖維與樹脂復合材料，具有密度小、強度高的特點，故A正確；B項，某些金屬元素灼燒會發出顏色，焰色試驗屬于物理變化，不是化學變化，故B錯誤；C項，氟利昂會破壞臭氧層，使用二氧化碳跨臨界直冷制冰技術加大了二氧化碳的消耗，使大氣中二氧化碳的濃度降低，減緩了氣候變暖，故C正確；D項，羊毛的主要成分是蛋白質，故D正確。]
應用7.我國《可再生能源法》倡導碳資源的高效轉化及循環利用(如圖所示)。下列做法與上述理念相違背的是(　　)
A．大力發展煤的氣化及液化技術
B．加快石油等化石燃料的開采和使用
C．以CO2為原料生產可降解塑料
D．將秸稈進行加工轉化為乙醇燃料
B　[A項，煤的氣化和液化是通過化學變化將煤轉化為氣體和液體燃料的先進潔凈煤技術，可以減少
污染物的排放，正確；B項，石油等化石燃料為不可再生能源，加快化石燃料的開采和使用，會破壞環境，加重環境污染，錯誤；C項，可降解塑料不會造成“白色污染”，正確；D項，將秸稈轉化為乙醇燃料，可以減少PM2.5的產生，正確。]
學生用書?第104頁
真題演練　明確考向
1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”
(1) (2022·浙江卷9C)濃硝酸與鐵在常溫下不能反應，所以可用鐵質容器貯運濃硝酸(　　)
(2) (2022·山東卷2A) 濃硝酸保存在棕色細口瓶中(　　)
(3)(2021·河北卷10D)濃HNO3和稀HNO3與Cu反應的還原產物分別為NO2和NO，故稀HNO3氧化性更強(　　)
(4)(2021·山東卷5C)向濃HNO3中插入紅熱的炭，產生紅棕色氣體，證明炭可與濃HNO3反應生成NO2(　　)
答案：　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
2．(2021·河北卷)硫和氮及其化合物對人類生存和社會發展意義重大，但硫氧化物和氮氧化物造成的環境問題也日益受到關注。下列說法正確的是(　　)
A．NO2和SO2均為紅棕色且有刺激性氣味的氣體，是酸雨的主要成因
B．汽車尾氣中的主要大氣污染物為NO、SO2和PM2.5
C．植物直接吸收利用空氣中的NO和NO2作為肥料，實現氮的固定
D．工業廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除
D　[SO2是無色氣體，A錯誤；汽車尾氣中含有氮氧化物、一氧化碳、未燃燒的碳氫化合物、含鉛化合物、固體顆粒物等，B錯誤；植物不能直接吸收利用空氣
中的NO和NO2作為肥料，C錯誤；石灰(CaO)可與SO2反應生成CaSO3，故工業廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除，D正確。]
3．部分含氮物質的分類與相應氮元素的化合價關系如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．a可經催化氧化生成b
B．b為紅棕色，可轉化為c
C．密閉體系中，c存在2NO2N2O4
D．d的溶液與Cu反應可生成b或c
B　[根據圖像可知，a為NH3，b為NO，NH3可經催化氧化生成NO，A說法正確；b為NO，為無色氣體，與氧氣反應可轉化為c，即c為NO2，B說法錯誤；＋4價的含氮氧化物有NO2、N2O4，密閉體系中，c存在2NO2N2O4，C說法正確；d為硝酸，Cu與稀硝酸反應生成NO，與濃硝酸反應生成NO2，D說法正確。]
課時精練(二十一)　硝酸、含氮化合物的轉化關系
(本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)
1．下列有關硝酸的說法正確的是(　　)
A．工業硝酸的質量分數約為69%，常因溶有少量NO而略顯黃色
B．硝酸是一種氧化性很強的酸，可以與金、鉑等金屬反應
C．將木炭放入濃硝酸中，可立即觀察到有氣泡生成
D．工業制備硝酸第三步為用水吸收二氧化氮生成硝酸
D　[A項，工業硝酸的質量分數約為69%，常因溶有少量NO2而略顯黃色，而不是NO，故A錯誤；B項，硝酸是一種氧化性很強的酸，和很多金屬(除金、鉑)反應，故B錯誤；C項，將木炭放入濃硝酸中，由于木炭的活潑性較弱，反應速率很慢，不能立即觀察到有氣泡生成，中學階段一般理解為要加熱才反應，故C錯誤；D項，工業制備硝酸第三步為用水吸收二氧化氮生成硝酸，發生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反應，故D正確。]
2．(2022·上海二模)有關濃硝酸與濃硫酸的對比錯誤的是(　　)
A．在加熱條件下都能將碳氧化成二氧化碳
B．常溫下都能用鐵制或鋁制容器盛放
C．長期露置在空氣中，溶質質量分數都會變小
D．用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近都會有白煙生成
D　[A.濃硝酸與濃硫酸具有強氧化性，加熱時可與C反應，對應方程式為：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，A正確；B.常溫下，濃硝酸與濃硫酸都能使鐵或鋁鈍化，所以可以用鐵制或鋁制容器盛放濃硝酸與濃硫酸，B正確；C.長期露置在空氣中，濃硫酸具有吸水性，溶劑增多，所以溶質質量分數會變小，濃硝酸具有揮發性，溶質會減少，所以溶質質量分數會變小，C正確；D.濃硝酸有揮發性，用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近會有白煙生成，而濃硫酸難揮發，不會產生白煙，D錯誤。]
3．將相同質量的銅分別與足量的濃硝酸、稀硝酸反應，下列敘述正確的是(　　)
A．硝酸濃度越大消耗的硝酸越少，產生的有毒氣體也越少
B．反應中轉移的電子總數稀硝酸少
C．試管內壁上的銅用濃硝酸除去最好，因反應速率快
D．兩者用排水法收集的氣體的體積相同
D　[銅完全反應，在進行相關計算時以銅為標準，等質量的銅在反應中失去的電子數相同，生成的Cu(NO3)2的量相同，濃硝酸被還原為NO2，氮元素價態由＋5價降到＋4價，每個氮原子只得1個電子，稀HNO3被還原時每個氮原子得到3個電子，故被還原的濃硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比生成的NO多，用排水法收集氣體時，NO2溶于水，發生反應：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由得失電子守恒可知，故兩種情況收集到的氣體一樣多。]
4．將銅粉放入稀硫酸溶液中，加熱后無明顯變化，但加入某鹽一段時間后，發現銅粉質量減少，則該鹽不可能是(　　)
A．FeCl3　　　　　　　 B．NaCl
C．KNO3 D．Cu(NO3)2
B　[A項離子反應方程式為2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，銅粉溶解；C、D項離子反應方程式均為8H＋＋2NO＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，銅粉溶解；B項不反應。]
5．合成氨及其衍生工業是化工生產的重要門類，請結合圖示判斷下列說法不正確的是(　　)
A．合成氨采用400～500 ℃是為了提高原料轉化率和反應速率
B．濕潤的淀粉 KI試紙不可以鑒別氣體2和溴蒸氣
C．生成固體1的化學方程式為NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
D．1 L氣體1、2的混合氣與1 L NH3在一定條件下轉化為對環境無害的物質，混合氣中二者的體積比為1∶1
A　[由題圖可知，氣體1為NO，氣體2為NO2，NO2與水反應生成硝酸，固體1為NaHCO3，NaHCO3受熱分解生成固體2，固體2為Na2CO3；1 L NO、NO2的混合氣體與1 L NH3在一定條件下轉化為對環境無害的物質，反應方程式為2NH3＋NO＋NO22N2＋3H2O，NO、NO2的體積比等于化學計量數之比，為1∶1，故D正確。溫度影響化學反應速率及化學平衡，合成氨反應的化學方程式為：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ/mol，在400～500 ℃的高溫時，催化劑的催化活性最強，同時升高溫度，雖然不利于平衡向正反應方向移動，不能改變原料轉化率，但能增大反應速率，縮短達到平衡的時間，故A錯誤。]
6．(2022·上海金山二模)自然界中氮的部分循環過程如圖，有關說法正確的是(　　)
A．過程①和②均屬于自然固氮
B．X→Y發生化合反應
C．NH3→N發生氧化還原反應
D．若為硫循環，X在空氣中點燃可得Y
B　[A.自然固氮指的是大自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮氣轉化為含氮化合物或通過豆科植物的根瘤菌將氮氣轉化成氨，所以過程②可能是自然固氮，但是過程①不是，A錯誤；B.X→Y發生的反應為2NO＋O2===2NO2，反應物有兩種，生成物只有一種，是化合反應，B正確；C.從自然界中氮的部分循環過程圖，不難發現NH3→N的過程并未發生化合價的改變，所以不是氧化還原反應，C錯誤；D.若為硫循環，X為SO2，Y為SO3，X→Y的反應為2SO2＋O22SO3，X在空氣中點燃不可能得到Y，D錯誤。]
7．部分含N及Cl物質的分類與相應化合價關系如圖所示，下列推斷不合理的是(　　)
A．可以通過化合反應生成c
B．工業上通過a→b→c→d→e來制備HNO3
C．濃的a′溶液和濃的c′溶液反應可以得到b′
D．加熱d′的固態鉀鹽可以產生O2
B　[A.氮氣和氧氣可以在高溫或放電條件下通過化合反應生成NO，故A正確；B.工業上通過4NH3＋5O24NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，即a→c→d→e來制備HNO3，故B錯誤；C.可通過反應2HCl(濃)＋NaClO===Cl2↑＋H2O＋NaCl得到氯氣，故C正確；D.氯酸鉀受熱分解2KClO32KCl＋3O2↑，可以產生O2，故D正確。]
8．(2022·福建莆田二模)工業上利用銀塊制取硝酸銀及硝酸銀的有關性質如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．反應器中若增大硝酸濃度，生成NOx總量將減少
B．操作②為減壓蒸發、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥
C．硝酸銀固體應保存在棕色瓶中
D．X是氧氣
A　[A.已知Ag＋2HNO3(濃)===AgNO3＋NO2↑＋H2O，3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O可知反應器中若增大硝酸濃度，生成NOx總量將增大，A錯誤；B.由于AgNO3受熱易分解，故操作②為減壓蒸發、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，B正確；C.由于AgNO3見光易分解，硝酸銀固體應在棕色瓶中避光保存，C正確；D.已知反應：2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑，故X是氧氣，D正確。]
9．某興趣小組探究金屬與硝酸的還原產物，進行了下列三組實驗，下列說法正確的是(　　)
實驗操作(室溫)及實驗現象
① 將足量的銅粉加入1 mL 10 mol·L－1 HNO3中，溶液呈綠色，產生紅棕色氣體
② 將足量的銅粉加入100 mL 0.1 mol·L－1 HNO3中，溶液呈藍色，產生無色氣體
③ 將足量的鐵粉加入100 mL 0.1 mol·L－1 HNO3中，溶液呈淺綠色，無氣體生成
A．實驗①中消耗的銅粉質量大于實驗②
B．實驗②中產生的氣體可用向上排空氣法收集
C．實驗③中鐵發生了鈍化
D．以上實驗說明硝酸的還原產物與硝酸的濃度及金屬的活潑性有關
C　[A項，實驗①反應后溶液呈綠色，產生紅棕色氣體，發生反應Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，實驗②反應后溶液呈藍色，產生無色氣體，發生反應3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，①與②中硝酸的物質的量相等，故實驗①中消耗的銅粉質量小于實驗②，故A錯誤；B項，實驗②中生成一氧化氮氣體，一氧化氮易與氧氣反應，故不能用排空氣法收集，故B錯誤；C項，實驗③反應后溶液呈淺綠色，無氣體生成，故鐵發生了鈍化，故C正確；D項，根據實驗①②可得濃硝酸生成二氧化氮、稀硝酸生成一氧化氮，但是與活潑性無關，故D錯誤。]
10．足量銅溶于一定量濃硝酸，產生NO2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體若與1.12 L O2(標準狀況)混合后通入水中，氣體被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5 mol·L－1 H2SO4溶液100 mL，則繼續溶解的Cu的質量為(　　)
A．6.4 g B．9.6 g
C．19.2 g D．24 g
C　[設原來溶解的Cu的物質的量為x，Cu失去的電子被N元素得到生成氮的氧化物，這些氮的氧化物再與O2、H2O反應生成HNO3，可看成Cu失電子，O2得電子，則根據得失電子守恒可知，設Cu的物質的量為x mol，2x＝×4，解得x＝0.1 mol，所以原所得溶液中NO的物質的量為0.2 mol；
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
1 mol 0.2 mol
H＋過量，所以繼續溶解的Cu的質量為×3×64 g·mol－1＝19.2 g。]
11．(2022·河北唐山高三期末)向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中緩慢加入鐵粉，其氧化產物與所加鐵粉的物質的量關系如圖所示：
下列有關說法正確的是(　　)
A．x＝0.2，y＝0.1
B．a點之前的反應離子方程式為3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
C．向b點所得溶液中加入Cu粉，最多可溶解1.92 g
D．反應至c點，可收集到氣體4.48 L(標準狀況)
C　[A.由分析知，硝酸根在Oa段完全反應轉化為NO，由得失電子守恒，得3n(NO)＝3n(Fe3＋，Oa)，故n(NO)＝0.1 mol，由N元素守恒知，n(HNO3)＝n(NO)＝0.1 mol，由Fe3＋反應生成的Fe2＋物質的量n1＝＝0.15 mol，則由H＋與Fe反應生成的Fe2＋物質的量n2＝0.2 mol－0.15 mol＝0.05 mol，對應H＋物質的量＝2n2＝0.1 mol，Oa段反應為：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，知該段消耗的H＋物質的量＝4n(Fe3＋，Oa)＝0.4 mol，故溶液中原來共有H＋物質的量＝0.4 mol＋0.1 mol＝0.5 mol，則n(H2SO4)＝＝ mol＝0.2 mol，故x＝0.1，y＝0.2，A錯誤；B.由分析知，a點之前，Fe被氧化為Fe3＋，對應離子方程式為Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，B錯誤；C.b點對應溶液中Fe2＋與Fe3＋物質的量相等，設反應的Fe3＋為x mol，由反應比例2Fe3＋～3Fe2＋，知此時生成的Fe2＋物質的量為1.5x mol，則1.5x＝0.1－x，解得x＝0.04 mol，故此處溶液中還剩Fe3＋物質的量＝0.1 mol－0.04 mol＝0.06 mol，由反應Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，知此時最多可溶解的Cu物質的量＝＝＝0.03 mol，對應質量＝0.03 mol×64 g/mol＝1.92 g，C正確；D.Oa段生成氣體NO物質的量n(NO)＝0.1 mol，由A選項分析知，由H＋與Fe反應生成的Fe2＋物質的量n2＝0.2 mol－0.15 mol＝0.05 mol，生成H2的物質的量n(H2)＝n(Fe2＋)＝0.05 mol，故整個過程共產生氣體0.15 mol，標準狀況下對應體積＝0.15 mol×22.4 L/mol＝3.36 L，D錯誤。]
12．氮元素形成的化合物種類十分豐富。請根據以下工業制硝酸的原理示意圖回答含氮化合物相關的問題：
(1)下列有關NH3的說法中，不正確的是________(填字母)。
A．工業合成NH3需要在高溫、高壓、催化劑下進行
B．NH3可用來生產碳銨和尿素等化肥
C．NH3可用濃硫酸或無水氯化鈣干燥
D．NH3受熱易分解，須置于冷暗處保存
(2)NH3易溶于水，標準狀況下，用充滿NH3的燒瓶做噴泉實驗，水充滿整個燒瓶后所形成溶液的物質的量濃度為________mol·L－1。
(3)氨氣燃燒的化學方程式為________________________________________________。
(4)HNO3是一種重要的化工原料，工廠生產出的濃硝酸可用鋁槽車或鐵槽車來運輸。在常溫下能使鋁、鐵鈍化，說明濃硝酸具有很強的________性。
(5)“吸收塔” 尾部會有含NO、NO2等氮氧化物的尾氣排出，為消除它們對環境的破壞作用，通常用以下兩種方法處理：
①純堿溶液吸收法。純堿溶液與NO2反應的原理為
Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋________＋CO2(請填寫完成化學方程式)。
②氨轉化法。已知7 mol氨恰好能將含NO和NO2共6 mol的混合氣體完全轉化為N2，則混合氣體中NO和NO2的物質的量之比為________，若用通式NOx表示氮氧化物，則每摩爾氨可將________mol的NOx轉化為N2。
解析：　(1)A項，工業合成NH3的反應條件是高溫、高壓、催化劑，正確；B項，NH3可與碳酸等反應生成碳銨等，也可以與二氧化碳反應生成尿素，正確；C項，NH3可與硫酸或氯化鈣發生化合反應，不正確；D項，NH3不易分解，不正確。(2)水充滿整個燒瓶后所形成溶液的物質的量濃度為 mol·L－1≈0.045 mol·L－1。(3)氨氣燃燒的化學方程式為4NH3＋3O22N2＋6H2O。(4)在常溫下濃硝酸能使鋁、鐵鈍化，說明其具有很強的氧化性。(5)①純堿溶液與NO2反應的原理為Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋CO2。根據質量守恒定律可知，除NaNO3和CO2外，另一種產物為NaNO2。②7 mol氨失去21 mol電子，根據題意和得失電子守恒可得n(NO)＋n(NO2)＝6 mol，2n(NO)＋4n(NO2)＝21 mol，解得n(NO)＝1.5 mol，n(NO2)＝4.5 mol，則混合氣體中NO和NO2的物質的量之比為1∶3，若用通式NOx表示氮氧化物，反應過程中NOx分子得到2xe－，則每摩爾氨可將 mol的NOx轉化為N2。
答案：　(1)CD　(2)(或0.045)　(3)4NH3＋3O22N2＋6H2O　(4)氧化　(5)①NaNO2　②1∶3　
13．某小組探究Cu與HNO3反應，發現有趣的現象。室溫下，溶液A遇銅片立即產生氣泡，而相同條件下3 mol·L－1稀硝酸(溶液B)遇銅片短時間內無明顯變化，一段時間后才有少量氣泡產生。
(1)銅與稀硝酸反應的化學方程式： ___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)分析溶液A的成分后，同學們探究溶液A與銅片能夠立即發生反應的原因。
①假設1：________對該反應有催化作用。
實驗驗證：向B中加入少量硝酸銅，溶液呈淺藍色，放入銅片，沒有明顯變化。
結論：假設1不成立。
②假設2：NO2對該反應有催化作用。
方案1：向放有銅片的B中通入少量NO2，銅片表面立即產生氣泡，反應持續進行。有同學認為應補充對比實驗：向放有銅片的B中加入數滴5 mol·L－1硝酸，無明顯變化。補充該實驗的目的是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方案2：向A中鼓入N2數分鐘得溶液C。相同條件下，銅片與A、B、C溶液的反應速率：v(A)＞v(C)＞v(B)。該實驗能夠證明假設2成立的理由是______________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③經檢驗，A溶液中還含有少量HNO2。實驗證明HNO2也對該反應有催化作用，操作和現象是：向含有銅片的B溶液中_______________________________________________。
結論：NO2和HNO2對銅與硝酸的反應都有催化作用。
(3)請推測Cu與稀硝酸反應中NO2和HNO2參與的可能催化過程：
①Cu＋2NO2＋2H＋===Cu2＋＋2HNO2
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
解析：　(2)①由實驗設計和實驗結論可知，假設1為銅離子對銅與硝酸的反應有催化作用；②由假設2可知，方案1設計的目的是通過向含有銅片的B溶液中通入二氧化氮，反應速率明顯加快，而含有銅片的B溶液中滴入稀硝酸，反應無明顯變化證明二氧化氮與水反應生成硝酸，硝酸濃度增大對銅與硝酸的反應速率加快無影響；方案2設計的目的是通過向含有銅片的A溶液中通入氮氣排出溶液中的二氧化氮，降低溶液中二氧化氮的濃度得到溶液中二氧化氮濃度大的A、二氧化氮濃度小的C和沒有二氧化氮的B三組對比實驗，由反應速率v(A)＞v(C)＞v(B)證明二氧化氮的濃度越大，對銅與硝酸的反應催化效果越好，從而說明二氧化氮對銅與硝酸的反應有催化作用；③由實驗目的可知，向含有銅片的B溶液中加入亞硝酸鈉后，亞硝酸鈉與溶液中的硝酸反應生成亞硝酸，亞硝酸濃度增大，若銅片上立即生成氣泡，反應持續進行證明亞硝酸對銅與硝酸的反應有催化作用；
(3)由銅與稀硝酸反應的方程式和反應①可知，若二氧化氮和亞硝酸參與反應，反應②和③中硝酸和亞硝酸應是反應的反應物，一氧化氮和二氧化氮是反應的生成物，則反應②可能為硝酸與亞硝酸反應生成二氧化氮和水，反應③可能為亞硝酸分解生成一氧化氮、二氧化氮和水或銅與硝酸、亞硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，反應的離子方程式為
NO＋HNO2＋H＋===2NO2＋H2O、2HNO2===NO＋NO2＋H2O(或Cu＋2HNO2＋2H＋===Cu2＋＋2NO＋2H2O等)。
答案：　(1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　(2)①Cu2＋
②排除通NO2帶來的硝酸濃度增大的影響　鼓入N2可以帶走溶液中的NO2，因此三份溶液中NO2的濃度A＞C＞B，反應速率隨NO2濃度降低而減慢，說明NO2對該反應有催化作用　③加入少量的NaNO2，B中銅片上立即生成氣泡，反應持續進行
(3)②NO＋HNO2＋H＋===2NO2＋H2O
③2HNO2===NO＋NO2＋H2O(或Cu＋2HNO2＋2H＋===Cu2＋＋2NO＋2H2O等)
14．硝酸鐵是一種工業和醫藥行業常用的原料，用作媒染劑、銅著色劑等。Fe(NO3)3·9H2O是淺紫色晶體，易溶于水、乙醇和丙酮。
Ⅰ.利用稀硝酸和鐵屑制備硝酸鐵。目前常見的生產流程如圖所示。
(1)反應釜中原料是稀硝酸和細鐵屑，反應的離子方程式是____________________。
硝酸需要過量，原因是________________________________________________。
(2)NOx會污染空氣，不能隨意排放，濃縮池中也會產生NO2，請用化學用語解釋產生NO2的原因___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)冷卻結晶后的硝酸鐵晶體，最適宜用下列哪種試劑進行洗滌________。
A．水 B．四氯化碳
C．20%稀硝酸 D．乙醇
Ⅱ.利用工業廢水制備硝酸鐵。不銹鋼酸洗廢液中含有大量Fe、Cr、Ni等金屬離子，可對不銹鋼酸洗廢液中的各金屬元素進行分離，并利用分離的含鐵物質制備硝酸鐵，同時回收其他金屬。
已知：①Cr(OH)3是兩性氫氧化物。
②各金屬離子沉淀的pH范圍如下表所示：
Fe3＋ Cr3＋ Ni2＋
開始沉淀pH 1.5 4.6 6.7
完全沉淀pH 3.2 6.9 9.5
(4)分離出Fe3＋適宜的pH范圍是________。
(5)請設計實驗，繼續從廢液中分別分離出Cr元素和Ni元素____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：　反應釜中稀硝酸和Fe反應，方程式為4HNO3＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，NO可以與O2反應生成NO2，2NO＋O2===2NO2，NO與NO2通入堿液中被吸收；Fe(NO3)3溶液在120 ℃下濃縮，加入Fe(NO3)3晶種后結晶，經過離心分離得到Fe(NO3)3·9H2O。(1)根據分析，稀硝酸和Fe反應生成Fe(NO3)3、NO和H2O，離子方程式為Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；硝酸具有強氧化性，硝酸過量可以將Fe2＋完全氧化為Fe3＋，而且酸過量可以抑制Fe3＋的水解；(3)A.硝酸鐵晶體溶于水，不能用水洗滌，A不符合題意；B.CCl4不溶于水，因此無法洗滌，B不符合題意；C.20%稀硝酸可以洗去硝酸鐵表面較濃的硝酸，也可以抑制Fe3＋的水解，C符合題意；D.乙醇可以洗去水，但不能抑制Fe3＋的水解，D不符合題意；(4)調pH需要Fe3＋完全沉淀，Cr3＋不能沉淀，因此pH的范圍是3.2≤pH<4.6；(5)利用Cr(OH)3是兩性氫氧化物的性質，在溶液中加入過量NaOH，Cr3＋轉化為CrO，Cr3＋＋4OH－===CrO＋2H2O，此時Ni2＋轉化為Ni(OH)2沉淀，Ni2＋＋2OH－===Ni(OH)2↓，可將Ni(OH)2沉淀過濾出來從而分離出Ni元素，在剩余的溶液中加稀鹽酸，調節至pH＝7～8，CrO轉化為Cr(OH)3沉淀，過濾后分離出Cr元素。
答案：　(1)Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O　防止生成Fe2＋，抑制Fe3＋水解
(2)4HNO34NO2↑＋2H2O＋O2↑
(3)C　(4)3.2≤pH<4.6
(5)加入過量NaOH，Cr3＋＋4OH－===CrO＋2H2O，Ni2＋＋2OH－===Ni(OH)2↓，過濾后濾渣中可得Ni元素；再向濾液中加入稀鹽酸，調節至pH＝7～8，CrO＋H2O＋H＋===Cr(OH)3↓，過濾，濾渣中可得Cr元素

展開更多......

收起↑