資源簡介

第23講　硝酸　氮及其化合物的相互轉化
INCLUDEPICTURE "復習目標LLL.TIF"
1．掌握硝酸的性質及應用。
2．能從物質類別、氮的化合價變化理解氮及其化合物的轉化關系。
3．能從含氮物質的性質和轉化的視角解釋生產、生活中的相關現象。
INCLUDEPICTURE "考點梳理高效演練.TIF"
考點一　硝酸
INCLUDEPICTURE "必備知識.tif"
1．物理性質：硝酸是無色、易揮發、有刺激性氣味的液體。
2．化學性質
(1)不穩定性。
化學方程式：_____________________________________。
(2)強氧化性。
硝酸無論濃、稀都具有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強。
a．與金屬反應(填化學方程式，下同)。
稀硝酸與銅反應：________________________________。
濃硝酸與銅反應：__________________________________。
b．與非金屬反應。
濃硝酸與C反應：________________________________。
c．與還原性化合物反應。
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、FeSO4等還原性物質。
稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：__________。
(3)與有機化合物反應。
a．硝化反應(與反應)：＋HNO3＋H2O。
b．顯色反應：含有苯環的蛋白質遇到濃硝酸時變黃色。
[答案自填]　4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O　3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
[易錯秒判]
(1)常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學變化(　√　)
(2)可用稀硝酸與FeS固體反應制取H2S(　×　)
(3)銅、碳分別與濃硝酸反應，都體現了濃硝酸的強氧化性和酸性(　×　)
(4)試管內壁上的銀鏡既可用稀硝酸除去，也可用氨水除去(　×　)
(5)濃硝酸和氯水均用棕色試劑瓶保存，其原理相同(　√　)
INCLUDEPICTURE "關鍵能力.tif"
1．在通風櫥中進行下列實驗：
步驟
現象 Fe表面產生大量無色氣泡，液面上方變為紅棕色 Fe表面產生少量紅棕色氣泡后，迅速停止
下列說法不正確的是(　D　)
A．Ⅰ中氣體由無色變為紅棕色的化學方程式為2NO＋O2===2NO2
B．Ⅱ中的現象說明常溫下鐵在濃硝酸中發生鈍化
C．過量鐵與稀硝酸反應生成亞鐵鹽
D．對比Ⅰ、Ⅱ中現象，說明稀硝酸的氧化性比濃硝酸的強
解析：無色氣體NO遇O2生成紅棕色氣體NO2，Ⅰ中氣體由無色變為紅棕色的化學方程式為2NO＋O2===2NO2，A正確；Ⅱ中現象說明Fe在冷的濃硝酸中發生鈍化，B正確；鐵與稀硝酸反應先生成硝酸鐵，過量的鐵把硝酸鐵還原為硝酸亞鐵，C正確；硝酸的濃度越大，氧化性越強，故濃硝酸的氧化性比稀硝酸的強，D錯誤。
2．下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論正確的是(　C　)
① ② ③
A．由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定都是氮氧化物
B．②中產生紅棕色氣體，說明②中木炭與濃硝酸發生了反應
C．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
解析：濃硝酸不穩定，受熱分解生成二氧化氮、氧氣和水，所以①中還有氧氣產生，故A錯誤；木炭與濃硝酸反應能生成二氧化氮或濃硝酸受熱分解也能生成二氧化氮，所以通過產生紅棕色氣體不能說明木炭與濃硝酸發生了反應，故B錯誤；由濃硝酸得到二氧化氮，氮元素化合價降低，發生還原反應，故C正確；木炭加熱至紅熱，可與空氣中的氧氣反應生成二氧化碳，不一定是與濃硝酸發生了反應，所以不能說明木炭一定與濃硝酸發生了反應，故D錯誤。
3．(2025·深圳高級中學摸底考試)下圖表示鐵與不同濃度硝酸反應時(可加熱)，硝酸還原產物分布與硝酸濃度的關系，下列說法正確的是(　C　)
A．N2O、NO、NO2均為酸性氧化物
B．一般來說，硝酸的濃度越小，其還原產物中高價態的成分越多
C．少量鐵粉與足量的濃度為12.2 mol·L－1硝酸反應時，反應的離子方程式為4Fe＋18H＋＋6NO4Fe3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O
D．一定量的鐵粉與足量的9.75 mol·L－1 HNO3溶液反應得到標準狀況下2.24 L氣體，則參加反應的硝酸的物質的量為0.200 mol
解析：NO與堿、水都不反應，屬于不成鹽氧化物，NO2與水反應生成硝酸和NO，不屬于酸性氧化物，N2O也不屬于酸性氧化物，故A錯誤。由題圖可知，硝酸濃度越小，生成物中N元素化合價越低，說明濃度越小，還原產物中低價態的成分越多，故B錯誤。由題圖可知，12.2 mol·L－1硝酸的還原產物為物質的量相等的NO和NO2，少量鐵粉被氧化為Fe3＋，由于常溫下鐵遇濃硝酸會發生鈍化，因此該反應需要加熱，根據得失電子守恒可知，反應的離子方程式為4Fe＋18H＋＋6NO4Fe3＋＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O，故C正確。當硝酸濃度為9.75 mol·L－1時還原產物是NO、NO2和N2O，一定量的鐵粉與足量的9.75 mol·L－1 HNO3溶液反應得到標準狀況下2.24 L(0.1 mol)氣體，部分硝酸被還原、部分硝酸生成硝酸鐵，若還原產物全是NO，則參加反應的硝酸的物質的量為0.4 mol；若還原產物全是NO2，則參加反應的硝酸的物質的量為0.2 mol；若還原產物全是N2O，則參加反應的硝酸的物質的量為1 mol；所以參加反應的硝酸的物質的量大于0.200 mol，故D錯誤。
4．將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題：
(1)NO的體積為__________L，NO2的體積為________L。
(2)參加反應的HNO3的物質的量是__________________________________________________________。
(3)待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉化成沉淀，原硝酸溶液的濃度為______mol·L－1(用含a、V的式子表示)。
(4)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水________g。
解析：(1)n(Cu)＝＝0.51 mol，設混合氣體中NO的物質的量為x mol，NO2的物質的量為y mol，氣體在標準狀況下的總體積為11.2 L，其物質的量為0.5 mol，故有x＋y＝0.5；根據得失電子守恒有3x＋y＝0.51×2，解得x＝0.26，y＝0.24，V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L，V(NO2)＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L。(2)參加反應的HNO3分兩部分：一部分顯酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被還原成NO2和NO，所以參加反應的HNO3的物質的量為0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。(3)HNO3在反應中一部分變成氣體，一部分以NO的形式留在溶液中，變成氣體的HNO3的物質的量為0.5 mol，加入NaOH溶液至恰好使溶液中的Cu2＋全部轉化為沉淀，溶液中只有NaNO3，其物質的量為10－3aV mol，即以NO形式留在溶液中的HNO3的物質的量為10－3aV mol，所以原硝酸溶液的濃度為 mol·L－1。(4)由得失電子守恒得2×n(Cu)＝2×n(H2O2)，n(H2O2)＝n(Cu)＝0.51 mol，m(H2O2)＝17.34 g，故需30%的雙氧水的質量為＝57.8 g。
答案：(1)5.824　5.376
(2)1.52 mol
(3)
(4)57.8
[思維建模]
金屬與硝酸反應的思維模型
考點二　氮及其化合物的相互轉化
INCLUDEPICTURE "必備知識.tif"
1．氮元素的“價—類”二維圖
2．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。
INCLUDEPICTURE "關鍵能力.tif"
1．下列關于自然界中氮循環(如圖)的說法錯誤的是(　D　)
A．①和②均屬于氮的固定
B．氫、氧元素也參與了自然界中的氮循環
C．④中每生成1 mol NO，消耗2 mol O2
D．③和⑤過程中氮元素分別被還原和被氧化
解析：氮的固定指將單質氮轉化為含氮化合物的過程，①和②均屬于氮的固定，A正確；由題圖可知，氮循環過程中涉及氫、氧元素，B正確；④是O2將NH3氧化為NO，N元素化合價由－3價升高到＋5價，生成1 mol NO失去8 mol電子，失去的電子被O2得到，根據轉移電子關系O2～4e－可知，轉移8 mol電子需要消耗2 mol O2，C正確；③中NO被氧化為NO，⑤中NO被還原為N2，D錯誤。
2．(2025·廣東名校聯考)部分含N或含Mg物質的分類與相應化合價關系如下圖所示，下列推斷不合理的是(　C　)
A．自然界中可能存在a→b→c→d的轉化
B．將銅絲插入不同濃度的d溶液可能得到b或c
C．f的化學式為Mg3N2，與水反應得到一種酸和一種堿
D．密閉容器中加入c，氣體顏色穩定后縮小容器容積，顏色突然變深，隨后逐漸變淺，但最終顏色比原穩定時要深
解析：由題圖可知，a為氮氣或金屬鎂，b為一氧化氮或氧化鎂，c為二氧化氮或四氧化二氮，d為硝酸，e為硝酸鹽，f為氮化鎂。若為含N物質，則自然界中存在N2NONO2HNO3，A合理；d是硝酸，Cu與濃硝酸反應得到產物NO2，Cu與稀
硝酸反應得到產物NO，B合理；f為氮化鎂，Mg為＋2價，N為－3價，f化學式是Mg3N2，Mg3N2與水反應的化學方程式為Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑或Mg3N2＋8H2O===3Mg(OH)2＋2NH3·H2O，并未得到酸，C不合理；c為NO2或N2O4，存在反應2NO2 N2O4，達到平衡后，縮小容器容積時c(NO2)增大，氣體顏色突然變深，隨后向氣體體積縮小的方向(正向)移動，c(NO2)逐漸減小，氣體顏色逐漸變淺，根據勒夏特列原理，新平衡c(NO2)比原平衡要大，即顏色比原平衡要深，D合理。
INCLUDEPICTURE "真題研做高考通關.TIF"
1．(2023·新高考江蘇卷)氮及其化合物的轉化具有重要應用。下列說法不正確的是(　B　)
A．實驗室探究稀硝酸與銅反應的氣態產物：HNO3(稀)NONO2
B．工業制硝酸過程中的物質轉化：N2NOHNO3
C．汽車尾氣催化轉化器中發生的主要反應：2NO＋2CON2＋2CO2
D．實驗室制備少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
解析：A．銅與稀硝酸發生反應生成NO，NO與O2發生反應生成NO2，A正確；B．氮氣與氧氣在放電或高溫條件下生成NO，NO與水不反應，B錯誤；C．汽車尾氣催化轉化器主要將污染性氣體NO和CO轉化為無污染的氣體，故該反應的化學方程式為2NO＋2CON2＋2CO2，C正確；D．實驗室利用熟石灰和氯化銨制備少量NH3，化學方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，D正確。
2.(2024·新高考湖南卷)某學生按右圖所示方法進行實驗，觀察到以下實驗現象：①銅絲表面緩慢放出氣泡，錐形瓶內氣體呈紅棕色；②銅絲表面氣泡釋放速度逐漸加快，氣體顏色逐漸變深；③一段時間后氣體顏色逐漸變淺，至幾乎無色；④錐形瓶中液面下降，長頸漏斗中液面上升，最終銅絲與液面脫離接觸，反應停止。
下列說法正確的是(　C　)
A．開始階段銅絲表面氣泡釋放速度緩慢，原因是銅絲在稀硝酸中表面鈍化
B．錐形瓶內出現了紅棕色氣體，表明銅和稀硝酸反應生成了NO2
C．紅棕色逐漸變淺的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
D．銅絲與液面脫離接觸，反應停止，原因是硝酸消耗完全
解析：金屬銅遇稀硝酸不會發生鈍化，開始階段銅絲表面氣泡釋放速率較慢，可能的原因是銅表面有氧化銅，也可能是反應溫度低，反應速度小，故A項說法錯誤；由于裝置內有空氣，銅和稀硝酸反應生成的NO迅速被氧氣氧化為紅棕色的NO2，產生的NO2濃度逐漸增加，氣體顏色逐漸變深，故B項說法錯誤；裝置內的NO2能與溶液中的H2O發生反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氣體顏色逐漸變淺，故C項說法正確；由于該裝置為密閉體系，生成的NO無法排出，逐漸將錐形瓶內液體壓入長頸漏斗，銅絲與液面脫離接觸，反應停止，故D項說法錯誤。
3．(2024·新高考北京卷)HNO3是一種重要的工業原料。可采用不同的氮源制備HNO3。
(1)方法一：早期以硝石(含NaNO3)為氮源制備HNO3，反應的化學方程式為H2SO4(濃)＋NaNO3===NaHSO4＋HNO3↑。該反應利用了濃硫酸的性質是酸性和________。
(2)方法二：以NH3為氮源催化氧化制備HNO3，反應原理分三步進行。
第Ⅰ步反應的化學方程式為___________________________________
__________________________________________________________。
答案：(1)難揮發性　(2)4NH3＋5O24NO＋6H2O
課時跟蹤練23
[基礎鞏固]
1．硝酸被稱為“國防工業之母”，是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸性質對應不準確的一組是(　D　)
A．硝酸能與FeO反應——酸性和氧化性
B．不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣——強氧化性
C．要用棕色試劑瓶盛裝濃硝酸——不穩定性
D．能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去——強氧化性
解析：能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去的原因可能是硝酸的強氧化性把酚酞氧化而褪色，也可能是硝酸與氫氧化鈉發生中和反應，D項不準確。
2．含氮物質種類繁多，如N2、NH3、N2H4、HN3(酸性與醋酸相當)等。下列有關含氮物質的說法正確的是　(　C　)
A．N2H4中兩個氮原子之間有一對共用電子，故N2H4分子中6個原子可能共平面
B．N2性質不活潑，可作為焊接鎂條的保護氣
C．N2H4具有還原性，可將AgNO3還原為單質Ag
D．可向NaN3溶液中通CO2來制備HN3
解析：N2H4中氮原子是sp3雜化，呈三角錐形，6個原子不可能共平面，A錯誤；N2能與鎂發生反應3Mg＋N2Mg3N2，故N2不能用作焊接鎂條的保護氣，B錯誤；N2H4具有還原性，將AgNO3還原為單質Ag，化學方程式為4AgNO3＋N2H4===4Ag＋N2↑＋4HNO3，C正確；HN3酸性與醋酸相當，故HN3的酸性比碳酸的強，向NaN3溶液中通CO2無法制取HN3，D錯誤。
3．實驗室通過反應2NO＋Na2O2===2NaNO2制備NaNO2。下列實驗裝置不能達到實驗目的的是(　D　)
A．用裝置甲制備NO B．用裝置乙干燥NO
C．用裝置丙制備NaNO2 D．用裝置丁處理尾氣
解析：A．裝置甲中利用稀硝酸和碳酸鈣反應生成的二氧化碳先排盡裝置中的空氣，然后用Cu與稀硝酸反應制備NO，故A能達到實驗目的；B．裝置乙中堿石灰可干燥NO，故B能達到實驗目的；C．裝置丙中發生反應2NO＋Na2O2===2NaNO2，故C能達到實驗目的；D．裝置丁中吸收尾氣的導氣管需伸入液面以下，且NO與O2反應的用量不好控制，多余的NO可能會從支管口逸出，不能達到尾氣處理的目的，故D不能達到實驗目的。
4．下列關于銅與濃硝酸、稀硝酸反應的說法錯誤的是(　A　)
A．1 mol濃硝酸被還原轉移2 mol電子
B．Cu與濃硝酸反應比與稀硝酸反應劇烈，故濃硝酸的氧化性強于稀硝酸
C．Cu與濃、稀硝酸反應都不需要加熱
D．生成等量的Cu(NO3)2，消耗濃硝酸的量多
解析：銅和濃硝酸反應：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，硝酸中N元素的化合價從＋5價降低到＋4價，1 mol 硝酸得到1 mol電子，故1 mol濃硝酸被還原轉移1 mol電子，A錯誤；Cu與濃硝酸反應比與稀硝酸反應劇烈，故濃硝酸的氧化性強于稀硝酸，B正確；銅和濃、稀硝酸反應都不需要加熱，常溫下即可進行，C正確；銅和濃硝酸反應的化學方程式為Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，銅和稀硝酸反應的化學方程式為3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成3 mol硝酸銅，消耗12 mol濃硝酸，8 mol稀硝酸，所以消耗濃硝酸的量多，D正確。
5．(2025·中山統考)自然界中的氮循環部分轉化關系如下圖所示。
下列說法錯誤的是(　C　)
A．氮氣分子結構穩定，常溫下很難和其他物質發生反應
B．Ⅰ過程屬于氮的固定
C．工業上也是利用圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個轉化來生產硝酸的
D．圖中Ⅱ、Ⅲ為硝化過程，均可通過加入氧化劑實現
解析：氮氣分子中含有氮氮三鍵，結構穩定，常溫下很難和其他物質發生反應，故A正確；氮的固定是指游離態的氮轉化為化合態的氮，Ⅰ過程從N2到NH，屬于氮的固定，故B正確；工業上是通過氨的催化氧化生成NO、NO被氧化為NO2、NO2和水反應三個轉化來生產硝酸的，故C錯誤；Ⅱ過程中氮元素化合價從－3價升高到＋3價、Ⅲ過程中氮元素化合價從＋3價升高到＋5價，都為硝化過程，均可通過加入氧化劑實現，故D正確。
6．(2025·深圳模擬)自然界中氮的循環意義重大。其中，部分含氮物質的轉化關系呈現在氮及其化合物的“價—類”二維圖中。下列說法不正確的是(　A　)
A．a→b的轉化是工業制硝酸的基礎
B．既屬于g又屬于f的鹽可用作氮肥
C．汽車中的三元催化器可促進尾氣中的b、c向a轉化
D．實驗室中，常用f與強堿反應產生e來檢驗f中陽離子的存在
解析：由氮元素的化合價及物質類別，可確定a為N2、b為NO、c為NO2或N2O4、d為HNO3、e為NH3、f為銨鹽、g為硝酸鹽。工業制硝酸的基礎是氨的催化氧化，即NH3→NO，A不正確；既屬于g(硝酸鹽)又屬于f(銨鹽)的鹽為NH4NO3，它含氮量較高，可用作氮肥，B正確；NO、NO2是大氣污染物，利用汽車中的三元催化器，可促進尾氣中的NO、NO2與CO作用生成N2和CO2，C正確；實驗室中，檢驗NH時，常用銨鹽與強堿在加熱條件下反應，通過檢驗反應產生的NH3檢驗NH的存在，D正確。
7．氨是一種重要的化工原料，根據下圖轉化關系判斷下列有關表述正確的是(　B　)
A．濃硝酸見光易分解且易揮發，應用棕色試劑瓶盛放且用膠塞密封
B．戊與丁反應時，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2
C．實驗室中可以采取加熱甲物質的方法制取氨
D．向飽和NaCl溶液中依次通入過量的CO2和NH3，然后過濾可制得乙
解析：氨發生催化氧化生成NO和H2O，NO和O2反應生成NO2，故丙是NO、丁是H2O，戊是NO2；NO2和水反應生成硝酸和NO；氨和氯化氫反應生成氯化銨，甲是NH4Cl；氨、氯化鈉、二氧化碳、水反應生成碳酸氫鈉，乙是碳酸氫鈉。A．濃硝酸見光易分解且易揮發，應用棕色試劑瓶盛放，濃硝酸具有強氧化性，能腐蝕橡膠塞，不能用膠塞密封，故A錯誤；B．NO2和水反應生成硝酸和NO，氮元素化合價部分由＋4價升高為＋5價、部分由＋4價降低為＋2價，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2，故B正確；C．NH4Cl受熱分解生成的氨和氯化氫遇冷會重新化合生成氯化銨，不能采取加熱NH4Cl的方法制取氨，故C錯誤；D．氨極易溶于水，二氧化碳在堿性溶液中溶解度增大，向飽和NaCl溶液中先通入過量的NH3，再通入CO2生成碳酸氫鈉晶體，故D錯誤。
8．以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2為原料可制備N2H4·H2O(水合肼)和無水Na2SO3，主要實驗流程如圖1：
已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放熱反應。
②N2H4·H2O的沸點約為118 ℃，具有強還原性，能與NaClO劇烈反應生成N2。
(1)步驟Ⅰ制備NaClO溶液時，若溫度超過40 ℃，Cl2與NaOH溶液反應生成NaClO3和NaCl，反應的離子方程式為__________________________________________________________;
實驗中控制溫度除用冰水浴外，還可緩慢通入Cl2，理由是__________________________________________________________。
(2)步驟Ⅱ合成N2H4·H2O的裝置如圖2所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40 ℃以下反應一段時間后，再迅速升溫至110 ℃繼續反應。實驗中通過滴液漏斗逐漸滴加NaClO堿性溶液的目的是____________________________，合成N2H4·H2O反應的離子方程式為________________________________________________________;
使用冷凝管的目的是________________________________________。
答案：(1)3Cl2＋6OH－ClO＋5Cl－＋3H2O　避免反應過于劇烈，放出大量的熱而導致溫度升高
(2)避免N2H4·H2O與NaClO劇烈反應生成N2
CO(NH2)2＋ClO－＋2OH－=== N2H4·H2O＋Cl－＋CO　減少水合肼揮發
[素養提升]
9．某學習小組設計實驗探究NO與銅粉的反應并檢驗NO，實驗裝置如下圖所示(夾持裝置略)。實驗開始前，向裝置中通入一段時間的N2，排盡裝置內的空氣。
已知：在溶液中存在反應FeSO4＋NO===[Fe(NO)]SO4(棕色)，該反應可用于檢驗NO。下列說法錯誤的是　(　B　)
A．裝置A中發生反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．裝置D中紅色銅粉變為黑色，NO發生的是氧化反應
C．裝置E中盛放的是FeSO4溶液
D．裝置F收集的氣體主要為N2
解析：稀硝酸與銅反應生成的NO能被O2氧化，因此實驗前需要通入N2，排盡裝置中的空氣，硝酸具有揮發性，生成的NO中混有少量硝酸蒸氣，可先通過水吸收后干燥，再探究干燥的NO在加熱時與銅的反應，未反應的NO可以用FeSO4溶液檢驗。A．裝置A中稀硝酸與銅反應生成NO，反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A正確；B．裝置D中NO與銅單質在加熱條件下發生反應生成氧化銅，紅色銅粉變為黑色，該反應中NO轉化為氮氣，為氧化劑，發生還原反應，B錯誤；C．裝置E中盛放的是FeSO4溶液，用于檢驗未反應的NO，C正確；D．裝置F收集的氣體主要為裝置D中生成的N2，D正確。
10．下列有關實驗操作、現象、解釋或結論不正確的是(　A　)
選項 實驗操作 現象 解釋或結論
A 向過量的Fe粉中加入稀硝酸，充分反應后，滴入KSCN溶液 溶液呈紅色 稀硝酸將Fe氧化為Fe3＋
B 濃硝酸久置或光照 變黃色 HNO3不穩定易分解
C Al箔插入濃硝酸中 無現象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取濃硝酸點到藍色石蕊試紙上 試紙先變紅色后褪色 濃硝酸具有酸性和強氧化性
解析：向過量的鐵粉中加入稀硝酸反應生成Fe2＋，加入KSCN溶液時，溶液顏色不變，故A錯誤；濃硝酸久置變黃是因為HNO3分解產生的NO2溶于HNO3，故B正確；Al箔遇濃硝酸發生鈍化，故C正確；濃硝酸具有酸性和強氧化性，可使藍色石蕊試紙先變紅色后褪色，故D正確。
11．某稀溶液中含有3.5 mol KNO3和2.2 mol H2SO4，向其中加入1.2 mol Fe，充分反應(已知NO被還原為NO)。下列說法正確的是(　C　)
A．反應過程中轉移的電子數為3NA(NA為阿伏加德羅常數的值)
B．反應后生成NO的體積為24.64 L
C．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶3
D．所得溶液中c(NO)＝2.4 mol/L
解析：某稀溶液中含有3.5 mol KNO3和2.2 mol H2SO4，n(H＋)＝4.4 mol，n(NO)＝3.5 mol。向其中加入1.2 mol Fe，充分反應(已知NO被還原為NO)，首先發生的反應是Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，若1.2 mol Fe完全反應，消耗1.2 mol NO、4.8 mol H＋，而H＋只有4.4 mol，可見H＋消耗完，鐵過量，故反應消耗1.1 mol Fe、1.1 mol NO，生成1.1 mol Fe3＋、1.1 mol NO氣體，鐵還剩余0.1 mol，過量Fe和反應產生的Fe3＋發生反應：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，因此0.1 mol鐵消耗0.2 mol Fe3＋，生成0.3 mol Fe2＋。1.1 mol NO參與反應轉移電子數為3.3NA，0.1 mol Fe發生反應Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，轉移電子數為0.2NA，故反應過程中轉移電子總數目為3.5NA，A錯誤；沒有給出氣體所處狀態，無法計算反應生成的NO的體積，B錯誤；根據上述分析可知，所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝0.3 mol∶(1.1－0.2)mol＝1∶3，C正確；所得溶液中剩余n(NO)＝3.5 mol－1.1 mol＝2.4 mol，溶液體積未知，無法計算反應后溶液中硝酸根離子的濃度，D錯誤。
12．(2025·惠州調研)某興趣小組設計實驗驗證銅與濃硝酸、稀硝酸的反應，裝置如下圖所示(夾持裝置未畫出)：
實驗一：驗證銅與濃硝酸的反應
按圖示連接好裝置，________后，裝入藥品，關閉K2、K3，打開K1，一段時間后，再關閉K1，打開K2，加入足量的濃硝酸。
實驗二：驗證銅與稀硝酸的反應
待裝置B中反應完全后……
(1)實驗一中的橫線上應填入的內容是________________，裝置B中裝濃硝酸的儀器名稱是________。
(2)實驗一中“關閉K2、K3，打開K1”的目的是___________________________________________________________。
(3)裝置B中發生反應的離子方程式為__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)實驗二的后續操作順序為________(填標號)，打開止水夾后裝置C的具支試管中的現象為____________________。
a.打開止水夾　b．打開K1　c．打開K3，加入蒸餾水　d．關閉K1　e．插入銅絲
(5)實驗結束后，有同學觀察到裝置B中溶液呈綠色，裝置C中溶液呈藍色。小組同學認為顏色不同的原因可能如下：
猜想1：硝酸銅的物質的量濃度不同，溶液顏色不同，濃度小時呈藍色，濃度大時呈綠色。
猜想2：NO2溶解在硝酸銅溶液中，導致溶液顏色不同。
繼續實驗，打開K1，一段時間后，裝置B中溶液變為藍色，說明________可能成立，請設計實驗驗證
另一猜想的可能性：__________________________________________
__________________________________________________________。
答案：(1)檢查裝置的氣密性　分液漏斗
(2)利用生成的CO2排盡裝置內的空氣，防止Cu與稀硝酸反應生成的NO被氧化
(3)Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
(4)bceda　液面上方出現紅棕色氣體
(5)猜想2　取裝置C中的溶液適量于試管中，加入Cu(NO3)2固體，若溶液變為綠色，則說明猜想1成立
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共35張PPT)
第23講　硝酸　
氮及其化合物的相互轉化
1．掌握硝酸的性質及應用。
2．能從物質類別、氮的化合價變化理解氮及其化合物的轉化關系。
3．能從含氮物質的性質和轉化的視角解釋生產、生活中的相關現象。
01
考點梳理 高效演練
考點一　硝酸

1．物理性質：硝酸是無色、易揮發、有刺激性氣味的液體。
2．化學性質
(1)不穩定性。
化學方程式：_____________________________________。
(2)強氧化性。
硝酸無論濃、稀都具有強氧化性，而且濃度越大，氧化性越強。
a．與金屬反應(填化學方程式，下同)。
稀硝酸與銅反應：________________________________________________。
濃硝酸與銅反應：_________________________________________________。
b．與非金屬反應。
濃硝酸與C反應：_______________________________________________。
c．與還原性化合物反應。
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、FeSO4等還原性物質。
稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：
______________________________________________。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
[易錯秒判]
(1)常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學變化(　　)
(2)可用稀硝酸與FeS固體反應制取H2S(　　)
(3)銅、碳分別與濃硝酸反應，都體現了濃硝酸的強氧化性和酸性(　　)
(4)試管內壁上的銀鏡既可用稀硝酸除去，也可用氨水除去(　　)
(5)濃硝酸和氯水均用棕色試劑瓶保存，其原理相同(　　)
√
×
×
×
√
下列說法不正確的是(　　)
A．Ⅰ中氣體由無色變為紅棕色的化學方程式為2NO＋O2===2NO2
B．Ⅱ中的現象說明常溫下鐵在濃硝酸中發生鈍化
C．過量鐵與稀硝酸反應生成亞鐵鹽
D．對比Ⅰ、Ⅱ中現象，說明稀硝酸的氧化性比濃硝酸的強
√
解析：無色氣體NO遇O2生成紅棕色氣體NO2，Ⅰ中氣體由無色變為紅棕色的化學方程式為2NO＋O2===2NO2，A正確；Ⅱ中現象說明Fe在冷的濃硝酸中發生鈍化，B正確；鐵與稀硝酸反應先生成硝酸鐵，過量的鐵把硝酸鐵還原為硝酸亞鐵，C正確；硝酸的濃度越大，氧化性越強，故濃硝酸的氧化性比稀硝酸的強，D錯誤。
2．下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論正確的是(　　)




A．由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定都是氮氧化物
B．②中產生紅棕色氣體，說明②中木炭與濃硝酸發生了反應
C．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
√
解析：濃硝酸不穩定，受熱分解生成二氧化氮、氧氣和水，所以①中還有氧氣產生，故A錯誤；木炭與濃硝酸反應能生成二氧化氮或濃硝酸受熱分解也能生成二氧化氮，所以通過產生紅棕色氣體不能說明木炭與濃硝酸發生了反應，故B錯誤；由濃硝酸得到二氧化氮，氮元素化合價降低，發生還原反應，故C正確；木炭加熱至紅熱，可與空氣中的氧氣反應生成二氧化碳，不一定是與濃硝酸發生了反應，所以不能說明木炭一定與濃硝酸發生了反應，故D錯誤。
√
當硝酸濃度為9.75 mol·L－1時還原產物是NO、NO2和N2O，一定量的鐵粉與足量的9.75 mol·L－1 HNO3溶液反應得到標準狀況下2.24 L(0.1 mol)氣體，部分硝酸被還原、部分硝酸生成硝酸鐵，若還原產物全是NO，則參加反應的硝酸的物質的量為0.4 mol；若還原產物全是NO2，則參加反應的硝酸的物質的量為0.2 mol；若還原產物全是N2O，則參加反應的硝酸的物質的量為1 mol；所以參加反應的硝酸的物質的量大于0.200 mol，故D錯誤。
4．將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題：
(1)NO的體積為__________L，NO2的體積為________L。
(2)參加反應的HNO3的物質的量是____________________________。
(3)待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，
恰好使溶液中的Cu2＋全部轉化成沉淀，原硝酸溶液的濃度為____________
mol·L－1(用含a、V的式子表示)。
(4)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水________g。
5.824
5.376
1.52 mol
57.8
[思維建模]
金屬與硝酸反應的思維模型
考點二　氮及其化合物的相互轉化

1．氮元素的“價—類”二維圖
2．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．(2025·廣東名校聯考)部分含N或含Mg物質的分類與相應化合價關系如下圖所示，下列推斷不合理的是(　　)
A．自然界中可能存在a→b→c→d的轉化
B．將銅絲插入不同濃度的d溶液可能得到b或c
C．f的化學式為Mg3N2，與水反應得到一種酸
和一種堿
D．密閉容器中加入c，氣體顏色穩定后縮小容器容積，顏色突然變深，隨后逐漸變淺，但最終顏色比原穩定時要深
√
c為NO2或N2O4，存在反應2NO2 N2O4，達到平衡后，縮小容器容積時c(NO2)增大，氣體顏色突然變深，隨后向氣體體積縮小的方向(正向)移動，c(NO2)逐漸減小，氣體顏色逐漸變淺，根據勒夏特列原理，新平衡c(NO2)比原平衡要大，即顏色比原平衡要深，D合理。
02
真題研做 高考通關
√
2.(2024·新高考湖南卷)某學生按右圖所示方法進行實驗，
觀察到以下實驗現象：①銅絲表面緩慢放出氣泡，錐形
瓶內氣體呈紅棕色；②銅絲表面氣泡釋放速度逐漸加快，
氣體顏色逐漸變深；③一段時間后氣體顏色逐漸變淺，至幾乎無色；④錐形瓶中液面下降，長頸漏斗中液面上升，最終銅絲與液面脫離接觸，反應停止。
下列說法正確的是(　　)
A．開始階段銅絲表面氣泡釋放速度緩慢，原因是銅絲在稀硝酸中表面鈍化
B．錐形瓶內出現了紅棕色氣體，表明銅和稀硝酸反應生成了NO2
C．紅棕色逐漸變淺的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
D．銅絲與液面脫離接觸，反應停止，原因是硝酸消耗完全
√
解析：金屬銅遇稀硝酸不會發生鈍化，開始階段銅絲表面氣泡釋放速率較慢，可能的原因是銅表面有氧化銅，也可能是反應溫度低，反應速度小，故A項說法錯誤；由于裝置內有空氣，銅和稀硝酸反應生成的NO迅速被氧氣氧化為紅棕色的NO2，產生的NO2濃度逐漸增加，氣體顏色逐漸變深，故B項說法錯誤；裝置內的NO2能與溶液中的H2O發生反應3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氣體顏色逐漸變淺，故C項說法正確；由于該裝置為密閉體系，生成的NO無法排出，逐漸將錐形瓶內液體壓入長頸漏斗，銅絲與液面脫離接觸，反應停止，故D項說法錯誤。
3．(2024·新高考北京卷)HNO3是一種重要的工業原料。可采用不同的氮源制備HNO3。
(1)方法一：早期以硝石(含NaNO3)為氮源制備HNO3，反應的化學方程式為H2SO4(濃)＋NaNO3===NaHSO4＋HNO3↑。該反應利用了濃硫酸的性質是酸性和___________。
難揮發性課時跟蹤練23
[基礎鞏固]
1．硝酸被稱為“國防工業之母”，是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸性質對應不準確的一組是(　D　)
A．硝酸能與FeO反應——酸性和氧化性
B．不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣——強氧化性
C．要用棕色試劑瓶盛裝濃硝酸——不穩定性
D．能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去——強氧化性
解析：能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去的原因可能是硝酸的強氧化性把酚酞氧化而褪色，也可能是硝酸與氫氧化鈉發生中和反應，D項不準確。
2．含氮物質種類繁多，如N2、NH3、N2H4、HN3(酸性與醋酸相當)等。下列有關含氮物質的說法正確的是　(　C　)
A．N2H4中兩個氮原子之間有一對共用電子，故N2H4分子中6個原子可能共平面
B．N2性質不活潑，可作為焊接鎂條的保護氣
C．N2H4具有還原性，可將AgNO3還原為單質Ag
D．可向NaN3溶液中通CO2來制備HN3
解析：N2H4中氮原子是sp3雜化，呈三角錐形，6個原子不可能共平面，A錯誤；N2能與鎂發生反應3Mg＋N2Mg3N2，故N2不能用作焊接鎂條的保護氣，B錯誤；N2H4具有還原性，將AgNO3還原為單質Ag，化學方程式為4AgNO3＋N2H4===4Ag＋N2↑＋4HNO3，C正確；HN3酸性與醋酸相當，故HN3的酸性比碳酸的強，向NaN3溶液中通CO2無法制取HN3，D錯誤。
3．實驗室通過反應2NO＋Na2O2===2NaNO2制備NaNO2。下列實驗裝置不能達到實驗目的的是(　D　)
A．用裝置甲制備NOB．用裝置乙干燥NO
C．用裝置丙制備NaNO2D．用裝置丁處理尾氣
解析：A．裝置甲中利用稀硝酸和碳酸鈣反應生成的二氧化碳先排盡裝置中的空氣，然后用Cu與稀硝酸反應制備NO，故A能達到實驗目的；B．裝置乙中堿石灰可干燥NO，故B能達到實驗目的；C．裝置丙中發生反應2NO＋Na2O2===2NaNO2，故C能達到實驗目的；D．裝置丁中吸收尾氣的導氣管需伸入液面以下，且NO與O2反應的用量不好控制，多余的NO可能會從支管口逸出，不能達到尾氣處理的目的，故D不能達到實驗目的。
4．下列關于銅與濃硝酸、稀硝酸反應的說法錯誤的是(　A　)
A．1 mol濃硝酸被還原轉移2 mol電子
B．Cu與濃硝酸反應比與稀硝酸反應劇烈，故濃硝酸的氧化性強于稀硝酸
C．Cu與濃、稀硝酸反應都不需要加熱
D．生成等量的Cu(NO3)2，消耗濃硝酸的量多
解析：銅和濃硝酸反應：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，硝酸中N元素的化合價從＋5價降低到＋4價，1 mol 硝酸得到1 mol電子，故1 mol濃硝酸被還原轉移1 mol電子，A錯誤；Cu與濃硝酸反應比與稀硝酸反應劇烈，故濃硝酸的氧化性強于稀硝酸，B正確；銅和濃、稀硝酸反應都不需要加熱，常溫下即可進行，C正確；銅和濃硝酸反應的化學方程式為Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，銅和稀硝酸反應的化學方程式為3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，生成3 mol硝酸銅，消耗12 mol濃硝酸，8 mol稀硝酸，所以消耗濃硝酸的量多，D正確。
5．(2025·中山統考)自然界中的氮循環部分轉化關系如下圖所示。
下列說法錯誤的是(　C　)
A．氮氣分子結構穩定，常溫下很難和其他物質發生反應
B．Ⅰ過程屬于氮的固定
C．工業上也是利用圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個轉化來生產硝酸的
D．圖中Ⅱ、Ⅲ為硝化過程，均可通過加入氧化劑實現
解析：氮氣分子中含有氮氮三鍵，結構穩定，常溫下很難和其他物質發生反應，故A正確；氮的固定是指游離態的氮轉化為化合態的氮，Ⅰ過程從N2到NH，屬于氮的固定，故B正確；工業上是通過氨的催化氧化生成NO、NO被氧化為NO2、NO2和水反應三個轉化來生產硝酸的，故C錯誤；Ⅱ過程中氮元素化合價從－3價升高到＋3價、Ⅲ過程中氮元素化合價從＋3價升高到＋5價，都為硝化過程，均可通過加入氧化劑實現，故D正確。
6．(2025·深圳模擬)自然界中氮的循環意義重大。其中，部分含氮物質的轉化關系呈現在氮及其化合物的“價—類”二維圖中。下列說法不正確的是(　A　)
A．a→b的轉化是工業制硝酸的基礎
B．既屬于g又屬于f的鹽可用作氮肥
C．汽車中的三元催化器可促進尾氣中的b、c向a轉化
D．實驗室中，常用f與強堿反應產生e來檢驗f中陽離子的存在
解析：由氮元素的化合價及物質類別，可確定a為N2、b為NO、c為NO2或N2O4、d為HNO3、e為NH3、f為銨鹽、g為硝酸鹽。工業制硝酸的基礎是氨的催化氧化，即NH3→NO，A不正確；既屬于g(硝酸鹽)又屬于f(銨鹽)的鹽為NH4NO3，它含氮量較高，可用作氮肥，B正確；NO、NO2是大氣污染物，利用汽車中的三元催化器，可促進尾氣中的NO、NO2與CO作用生成N2和CO2，C正確；實驗室中，檢驗NH時，常用銨鹽與強堿在加熱條件下反應，通過檢驗反應產生的NH3檢驗NH的存在，D正確。
7．氨是一種重要的化工原料，根據下圖轉化關系判斷下列有關表述正確的是(　B　)
A．濃硝酸見光易分解且易揮發，應用棕色試劑瓶盛放且用膠塞密封
B．戊與丁反應時，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2
C．實驗室中可以采取加熱甲物質的方法制取氨
D．向飽和NaCl溶液中依次通入過量的CO2和NH3，然后過濾可制得乙
解析：氨發生催化氧化生成NO和H2O，NO和O2反應生成NO2，故丙是NO、丁是H2O，戊是NO2；NO2和水反應生成硝酸和NO；氨和氯化氫反應生成氯化銨，甲是NH4Cl；氨、氯化鈉、二氧化碳、水反應生成碳酸氫鈉，乙是碳酸氫鈉。A．濃硝酸見光易分解且易揮發，應用棕色試劑瓶盛放，濃硝酸具有強氧化性，能腐蝕橡膠塞，不能用膠塞密封，故A錯誤；B．NO2和水反應生成硝酸和NO，氮元素化合價部分由＋4價升高為＋5價、部分由＋4價降低為＋2價，氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2，故B正確；C．NH4Cl受熱分解生成的氨和氯化氫遇冷會重新化合生成氯化銨，不能采取加熱NH4Cl的方法制取氨，故C錯誤；D．氨極易溶于水，二氧化碳在堿性溶液中溶解度增大，向飽和NaCl溶液中先通入過量的NH3，再通入CO2生成碳酸氫鈉晶體，故D錯誤。
8．以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2為原料可制備N2H4·H2O(水合肼)和無水Na2SO3，主要實驗流程如圖1：
已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放熱反應。
②N2H4·H2O的沸點約為118 ℃，具有強還原性，能與NaClO劇烈反應生成N2。
(1)步驟Ⅰ制備NaClO溶液時，若溫度超過40 ℃，Cl2與NaOH溶液反應生成NaClO3和NaCl，反應的離子方程式為__________________________________________________________;
實驗中控制溫度除用冰水浴外，還可緩慢通入Cl2，理由是__________________________________________________________。
(2)步驟Ⅱ合成N2H4·H2O的裝置如圖2所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40 ℃以下反應一段時間后，再迅速升溫至110 ℃繼續反應。實驗中通過滴液漏斗逐漸滴加NaClO堿性溶液的目的是____________________________，合成N2H4·H2O反應的離子方程式為________________________________________________________;
使用冷凝管的目的是________________________________________。
答案：(1)3Cl2＋6OH－ClO＋5Cl－＋3H2O　避免反應過于劇烈，放出大量的熱而導致溫度升高
(2)避免N2H4·H2O與NaClO劇烈反應生成N2
CO(NH2)2＋ClO－＋2OH－=== N2H4·H2O＋Cl－＋CO　減少水合肼揮發
[素養提升]
9．某學習小組設計實驗探究NO與銅粉的反應并檢驗NO，實驗裝置如下圖所示(夾持裝置略)。實驗開始前，向裝置中通入一段時間的N2，排盡裝置內的空氣。
已知：在溶液中存在反應FeSO4＋NO===[Fe(NO)]SO4(棕色)，該反應可用于檢驗NO。下列說法錯誤的是　(　B　)
A．裝置A中發生反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．裝置D中紅色銅粉變為黑色，NO發生的是氧化反應
C．裝置E中盛放的是FeSO4溶液
D．裝置F收集的氣體主要為N2
解析：稀硝酸與銅反應生成的NO能被O2氧化，因此實驗前需要通入N2，排盡裝置中的空氣，硝酸具有揮發性，生成的NO中混有少量硝酸蒸氣，可先通過水吸收后干燥，再探究干燥的NO在加熱時與銅的反應，未反應的NO可以用FeSO4溶液檢驗。A．裝置A中稀硝酸與銅反應生成NO，反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A正確；B．裝置D中NO與銅單質在加熱條件下發生反應生成氧化銅，紅色銅粉變為黑色，該反應中NO轉化為氮氣，為氧化劑，發生還原反應，B錯誤；C．裝置E中盛放的是FeSO4溶液，用于檢驗未反應的NO，C正確；D．裝置F收集的氣體主要為裝置D中生成的N2，D正確。
10．下列有關實驗操作、現象、解釋或結論不正確的是(　A　)
選項 實驗操作 現象 解釋或結論
A 向過量的Fe粉中加入稀硝酸，充分反應后，滴入KSCN溶液 溶液呈紅色 稀硝酸將Fe氧化為Fe3＋
B 濃硝酸久置或光照 變黃色 HNO3不穩定易分解
C Al箔插入濃硝酸中 無現象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取濃硝酸點到藍色石蕊試紙上 試紙先變紅色后褪色 濃硝酸具有酸性和強氧化性
解析：向過量的鐵粉中加入稀硝酸反應生成Fe2＋，加入KSCN溶液時，溶液顏色不變，故A錯誤；濃硝酸久置變黃是因為HNO3分解產生的NO2溶于HNO3，故B正確；Al箔遇濃硝酸發生鈍化，故C正確；濃硝酸具有酸性和強氧化性，可使藍色石蕊試紙先變紅色后褪色，故D正確。
11．某稀溶液中含有3.5 mol KNO3和2.2 mol H2SO4，向其中加入1.2 mol Fe，充分反應(已知NO被還原為NO)。下列說法正確的是(　C　)
A．反應過程中轉移的電子數為3NA(NA為阿伏加德羅常數的值)
B．反應后生成NO的體積為24.64 L
C．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶3
D．所得溶液中c(NO)＝2.4 mol/L
解析：某稀溶液中含有3.5 mol KNO3和2.2 mol H2SO4，n(H＋)＝4.4 mol，n(NO)＝3.5 mol。向其中加入1.2 mol Fe，充分反應(已知NO被還原為NO)，首先發生的反應是Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，若1.2 mol Fe完全反應，消耗1.2 mol NO、4.8 mol H＋，而H＋只有4.4 mol，可見H＋消耗完，鐵過量，故反應消耗1.1 mol Fe、1.1 mol NO，生成1.1 mol Fe3＋、1.1 mol NO氣體，鐵還剩余0.1 mol，過量Fe和反應產生的Fe3＋發生反應：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，因此0.1 mol鐵消耗0.2 mol Fe3＋，生成0.3 mol Fe2＋。1.1 mol NO參與反應轉移電子數為3.3NA，0.1 mol Fe發生反應Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，轉移電子數為0.2NA，故反應過程中轉移電子總數目為3.5NA，A錯誤；沒有給出氣體所處狀態，無法計算反應生成的NO的體積，B錯誤；根據上述分析可知，所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝0.3 mol∶(1.1－0.2)mol＝1∶3，C正確；所得溶液中剩余n(NO)＝3.5 mol－1.1 mol＝2.4 mol，溶液體積未知，無法計算反應后溶液中硝酸根離子的濃度，D錯誤。
12．(2025·惠州調研)某興趣小組設計實驗驗證銅與濃硝酸、稀硝酸的反應，裝置如下圖所示(夾持裝置未畫出)：
實驗一：驗證銅與濃硝酸的反應
按圖示連接好裝置，________后，裝入藥品，關閉K2、K3，打開K1，一段時間后，再關閉K1，打開K2，加入足量的濃硝酸。
實驗二：驗證銅與稀硝酸的反應
待裝置B中反應完全后……
(1)實驗一中的橫線上應填入的內容是________________，裝置B中裝濃硝酸的儀器名稱是________。
(2)實驗一中“關閉K2、K3，打開K1”的目的是___________________________________________________________。
(3)裝置B中發生反應的離子方程式為__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)實驗二的后續操作順序為________(填標號)，打開止水夾后裝置C的具支試管中的現象為____________________。
a.打開止水夾　b．打開K1　c．打開K3，加入蒸餾水　d．關閉K1　e．插入銅絲
(5)實驗結束后，有同學觀察到裝置B中溶液呈綠色，裝置C中溶液呈藍色。小組同學認為顏色不同的原因可能如下：
猜想1：硝酸銅的物質的量濃度不同，溶液顏色不同，濃度小時呈藍色，濃度大時呈綠色。
猜想2：NO2溶解在硝酸銅溶液中，導致溶液顏色不同。
繼續實驗，打開K1，一段時間后，裝置B中溶液變為藍色，說明________可能成立，請設計實驗驗證
另一猜想的可能性：__________________________________________
__________________________________________________________。
答案：(1)檢查裝置的氣密性　分液漏斗
(2)利用生成的CO2排盡裝置內的空氣，防止Cu與稀硝酸反應生成的NO被氧化
(3)Cu＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
(4)bceda　液面上方出現紅棕色氣體
(5)猜想2　取裝置C中的溶液適量于試管中，加入Cu(NO3)2固體，若溶液變為綠色，則說明猜想1成立
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