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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第 2 节 氮及其化合物
第 3 课时 硝酸和酸雨及防治
1．酸雨是对降水呈酸性(pH小于5.6)的统称。下列说法错误的是( )
A．空气中的SO 溶于水，最终形成酸雨
2
B．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物
C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
D．为了减少酸雨的形成，必须减少SO 的排放量，对燃料脱硫处理
2
【答案】C
【解析】工业废水任意排放引起江河湖泊污染，而酸雨是由于SO 和NO 溶于水引起的。
2 2
2．在下列反应中，硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性的是( )
A.HS＋2HNO===S↓＋2NO ↑＋2HO
2 3 2 2
B.CuO＋2HNO===Cu(NO)＋HO
3 3 2 2
C.4HNO =====4NO ↑＋O↑＋2HO
3 2 2 2
D.3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO)＋2NO↑＋4HO
3 3 2 2
【答案】D
【解析】A中HNO 只表现氧化性；B中HNO 只表现酸性；C中HNO 既表现氧化性，又表现还原
3 3 3
性；D中HNO 既表现氧化性，又表现酸性。
3
3. 下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )
A．使石蕊试液变红
B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO )
3 2
C．与NaCO 反应放出CO 气体，生成NaNO
2 3 2 3
D．与S单质混合共热时生成HSO 和NO
2 4 2
【答案】B
【解析】A项，HNO 只表现酸性；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO ) ，部
3 3 2
分作氧化剂被还原为NO；C项，2HNO ＋NaCO===CO ↑＋HO＋2NaNO ，HNO 只表现强酸性；
3 2 3 2 2 3 3
D项，HNO 将S氧化为HSO ，自身被还原为NO ，在该反应中HNO 只表现强氧化性。
3 2 4 2 3
4．将相同质量的铜分别与过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( )
A．反应速率：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；铜和
浓硝酸、稀硝酸反应的方程式分别为①4HNO(浓)＋Cu===Cu(NO)＋2NO ↑＋2HO，②8HNO(稀)
3 3 2 2 2 3
＋3Cu===3Cu(NO)＋2NO↑＋4HO。①产生红棕色气体，②产生无色气体，C错误；由于参加反应
3 2 2
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；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．碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的
洗气瓶中(如图装置)，下列有关说法正确的是( )
①洗气瓶中产生的沉淀中有碳酸钡
②在Z导管出来的气体中无二氧化碳
③洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡
④在Z导管口有红棕色气体出现
A．①② B.③④ C.①④ D.②③
【答案】B
【解析】碳与浓硫酸共热产生的X气体为CO 和SO 的混合气体，铜与浓硝酸反应产生的Y气体是
2 2
NO ，SO ＋HO＋NO ===H SO ＋NO，故洗气瓶中产生的是硫酸钡沉淀，Z处逸出的气体中有CO
2 2 2 2 2 4 2
和NO，NO遇到空气中的氧气生成了红棕色的NO ，二氧化碳不与氯化钡反应，所以没有BaCO
2 3
生成。
6．用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应，②铜跟稀硝酸反应，③铜跟氧
气反应生成氧化铜，氧化铜再跟稀硝酸反应。以下叙述正确的是( )
A．三种途径所消耗的铜的物质的量不相等
B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等
C．所消耗铜的物质的量：途径③＞途径①＞途径②
D．所消耗硝酸的物质的量：途径①＞途径②＞途径③
【答案】D
【解析】有关反应：①Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO)＋2NO ↑＋2HO
3 3 2 2 2
②3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO)＋2NO↑＋4HO
3 3 2 2
③2Cu＋O====2CuO，CuO＋2HNO(稀)===Cu(NO)＋HO
2 3 3 2 2
分析以上三组反应，可以看出：生成相同质量的Cu(NO )，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量
3 2
(或物质的量)不相同，途径①消耗HNO 最多，途径②次之，途径③消耗HNO 最少。通过比较可以
3 3
看出，生产Cu(NO )，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO 的利用率。
3 2 3
7．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )选项 实验操作 现象 解释或结论
过量的Fe粉中加入稀HNO ，充 溶液呈
3
A 稀HNO 将Fe氧化为Fe3＋
3
分反应后，滴入KSCN溶液 红色
常温下，Fe、Al放入浓HNO 或 无明显 Fe、Al与浓HNO 或浓HSO 发生
3 3 2 4
B
浓HSO 中 现象 钝化
2 4
Al箔表面被HNO 氧化，形成致密
3
C Al箔插入稀HNO 中 无现象
3
的氧化膜
用玻璃棒蘸取浓 HNO 点到红色 试纸变
3
D 浓HNO 具有酸性
3
石蕊试纸上 蓝色
【答案】B
【解析】稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成Fe3＋，过量铁粉将Fe3＋还原，最终得到Fe2＋，滴入
KSCN溶液不显红色，A错误；常温下，Fe、Al在浓HNO 或浓HSO 中发生钝化，生成致密的保
3 2 4
护膜阻止了反应的进行，B正确；Al箔能与稀HNO 反应放出气体，C错误；浓硝酸具有氧化性，
3
能使红色石蕊试纸先变红后褪色，D错误。
8. 5 mL物质的量浓度为18 mol·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列说法正确的是(
)
A.有0.09 mol的硫酸被还原
B.有0.045 mol的硫酸被还原
C.充分反应后体系无硫酸剩余
D.消耗的铜的质量一定小于2.88 g
【答案】D
【解析】浓硫酸与铜可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反
应进行，硫酸逐渐消耗，其浓度也逐渐下降，当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此，参加反应的
硫酸实际量要比理论计算值小。据题n(H SO )＝0.005 L×18 mol·L－1＝0.09 mol，参加反应的硫酸
2 4
n(H SO )＜0.09 mol，被还原的硫酸小于0.045 mol，参加反应的铜小于2.88 g。
2 4
9. 将2.56 g Cu和一定量的浓HNO 反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当
3
Cu反应完毕时，共收集到气体1.12 L(标准状况)，则反应中消耗HNO 的物质的量为( )
3
A.0.05 mol B.1 mol
C.1.05 mol D.0.13 mol
【答案】D
【解析】参加反应的硝酸由两部分构成，一是被还原为氮氧化物的硝酸，为0.05 mol；二是作酸，
生成Cu(NO ) 的硝酸，为0.08 mol，所以反应中消耗HNO 的物质的量为0.05 mol＋0.08 mol＝0.13
3 2 3
mol。
10．物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为NO，反应结束后锌没有剩
2
余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )
A．1∶4 B．1∶5 C．2∶3 D．2∶5
【答案】A
【解析】设 2 mol Zn参与反应，因 Zn无剩余，则最终生成了 2 mol Zn(NO ) ，显然含有 4 mol
3 2NO，这部分是没有参与氧化还原反应的HNO ；HNO―→NO过程中N元素的化合价＋5价―→
3 3 2
＋1价，根据得失电子守恒有：2×n(Zn)＝n(HNO)×4，则n(HNO)＝1 mol，即有1 mol HNO 被还原。
3 3 3
11．下列关于浓硫酸和浓硝酸的说法中正确的是( )
A．常温下都不宜用铝制容器贮存
B．露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻
C．常温下都能与铜较快反应
D．露置在空气中，容器内酸液的浓度都降低
【答案】D
【解析】常温下，浓HSO 和浓硝酸都能使铝钝化，A错误；浓硫酸有吸水性，露置在空气中质量
2 4
增加，浓度降低，浓硝酸易挥发，质量变小，浓度变小。
12．下列关于硝酸的说法中正确的是( )
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NO ，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧
2
化性大于浓硝酸
【答案】B
【解析】A项，加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，
硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大
于稀硝酸的氧化性，这与HNO 和Cu反应中HNO 得电子数目多少无关。
3 3
13．回答下列问题。
(1)有时在实验室看到的硝酸显黄色，理由是_______________________________。
实验室保存硝酸的方法是________________________________________________。
(2)铜与足量浓硝酸反应时，表现酸性的硝酸与作氧化剂的硝酸物质的量之比为________。
(3)铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该
盐不可能是________(填字母)。
A.FeCl B.NaCl
3
C.KNO D.Cu(NO )
3 3 2
(4)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有______，写出反应的离子方程式：
_______________________________________。
向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：________________。
(5)从某金属粉末(含有Au、Cu、Ag)中分离出Au，加入的试剂是________________，写出Ag参与
反应的化学方程式_________________________。
(6)往两支分别装有浅绿色的Fe(NO ) 和FeSO 溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变
3 2 4
化应该是
Fe(NO ) 溶液________________________；
3 2FeSO 溶液___________________________。
4
【答案】(1)由于硝酸见光或受热发生了分解，生成的NO 溶于浓硝酸所致 应保存在棕色试剂瓶
2
中，并置于阴凉处
(2)1∶1
(3)B
(4)NO 、NO
2
Cu＋4H＋＋2NO===2NO↑＋2HO＋Cu2＋、
2 2
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO
2
3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO
2
(5)稀硝酸 3Ag＋4HNO(稀)===3AgNO ＋NO↑＋2HO
3 3 2
(6)浅绿色变棕黄色 不变色
14．如图所示甲是某学生验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是另外两位同学对甲装置改进后的装
置：
(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生的反应的化学方程式是______________________。
(2)和甲装置相比，乙装置的优点是①_______________________________________；
②______________________________________________________________________。
(3)为了进一步验证NO 和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭活塞______，再打开活
2
塞________，才能使NO 气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧
2
杯中的水进入②试管，应该______________________________________。
【答案】(1)Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO)＋2NO ↑＋2HO
3 3 2 2 2
(2)①可以控制反应的发生和停止 ②吸收NO 气体，防止污染环境
2
(3)c ab 先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②
【解析】铜和浓硝酸反应的化学方程式是Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO) ＋2NO ↑＋2HO。根据题目
3 3 2 2 2
给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，同时可以通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。实验
丙中，实验时先关闭活塞c，再打开活塞a、b，才能使NO 气体充满②试管；当气体充满②试管后，
2
将铜丝提起与溶液脱离，停止反应。欲使烧杯中的水进入②试管应该先关闭b，再关闭a，然后打
开c，用手捂住试管②。
15．回答下列问题。
如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题：(1)造成上述现象的原因______________________________________________________。
(2)写出上述变化中的化学(或离子)方程式：______________________________。
(3)为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO ，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃
2
烧时，有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：_________。
【答案】(1)酸雨对雕像的腐蚀
(2)SO ＋HOH SO ，2HSO ＋O===2H SO ，
2 2 2 3 2 3 2 2 4
3NO ＋HO===2HNO ＋NO，2H＋＋CaCO ===Ca2＋＋HO＋CO↑
2 2 3 3 2 2
(3)CaO＋SO ===CaSO ，2CaSO＋O===2CaSO
2 3 3 2 4
16．下图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。
(1)下列气体容易形成酸雨的是________。
A．CO B．SO C．N D．NO
2 2 2 2
(2)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：
测试时间/h 0 1 2 3 4
雨水的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
分析数据，回答下列问题：
①雨水样品的pH变化的原因是____________________________________________________
____________________________________________________________(用化学方程式表示)。
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________，原因是________________(用化学
方程式表示)。
(3)下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是________(填字母)。
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫
④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
A．①②③ B．②③④⑤ C．①③⑤ D．①③④⑤
【答案】(1)BD (2)① SO ＋HOH SO ，2HSO ＋O===2H SO ②小 Cl ＋2HO＋
2 2 2 3 2 3 2 2 4 2 2
SO ===H SO ＋2HCl(或HSO ＋HClO===H SO ＋HCl) (3)C
2 2 4 2 3 2 4
【解析】 (1)SO 、NO 易形成酸雨。
2 2(2)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的HSO 被空气中氧气氧化所致：SO ＋HOH SO
2 3 2 2 2 3
2HSO ＋O===2H SO 。
2 3 2 2 4
②雨水和自来水混合，应考虑HSO 与Cl(或HClO)的反应：SO ＋2HO＋Cl===H SO ＋2HCl(或
2 3 2 2 2 2 2 4
HSO ＋HClO===H SO ＋HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。
2 3 2 4
17．(1)将红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中，剧烈反应，产生混合气体 A，A在常温下不
与空气作用，发生如下图所示的变化。
则：①写出下列物质的化学式：
丙__________，B____________，C__________，D____________。
②写出甲跟乙反应的化学方程式：______________________________。
③单质丙与溶液乙反应生成气体B的离子方程式：_______________________。
(2)如图是各物质的反应关系图：已知A和E都是黄色粉末，F有刺激性气味且有漂白性。请据此回
答下列问题：
写出图中编号的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
【答案】(1)①Cu NO CaCO Cu(NO )
3 3 2
②C＋4HNO=====CO↑＋4NO ↑＋2HO
3 2 2 2
③3Cu＋8H＋＋2NO===2NO↑＋3Cu2＋＋4HO
2
(2)①2NaO＋2CO===2Na CO＋O
2 2 2 2 3 2
②Cu＋2HSO (浓)=====CuSO ＋SO ↑＋2HO
2 4 4 2 2
③2SO ＋O2SO
2 2 3
【解析】(1)红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中产生混合气体 A，A常温下不与空气反应，
证明甲为碳，乙为 HNO ，混合气体 A 中含有 CO 和 NO 3NO ＋HO===2HNO ＋NO，CO ＋
3 2 2, 2 2 3 2
Ca(OH) ===CaCO ↓＋HO，故B为NO，C为CaCO 。单质丙与乙溶液(即稀HNO)反应生成气体
2 3 2 3 3
B(NO)和蓝色溶液D，知丙为铜，D为Cu(NO ) 。(2)A为淡黄色粉末，且与CO 反应，可知A为
3 2 2
NaO，E为淡黄色粉末，且与C反应生成F，F有刺激性气味且有漂白性，可知F为SO ，E为S，
2 2 2
C为O，则B为NaCO，G为SO ，H为HSO 。
2 2 3 3 2 4
18．将128 g铜置于一定量的浓硝酸中并微热。当铜片完全消失时，共收集到NO 和NO的混合气
2
体44.8 L(标准状况)。(1)写出上述过程中有关反应的离子方程式：____________________、____________________。
(2)完成该反应至少需要量取10 mol·L－1的浓硝酸________mL。
(3)混合气体中NO 的体积为______________ L，
2
NO的体积________ L(均为标准状况下)。
(4)将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入 O 使其充分反应，若要使溶
2
液恰好充满容器，则理论上需要参加反应的O 的物质的量为________mol。
2
【答案】(1) Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO ↑＋2HO 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO
2 2 2
(2)600 (3)22.4 22.4 (4) 1
【解析】(1)首先是浓硝酸与铜发生反应产生硝酸铜、二氧化氮和水，然后当反应进行到一定程度，
硝酸变稀后，稀硝酸与铜发生反应，产生硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式是Cu＋4H＋＋
2NO=== Cu2＋＋2NO ↑＋2HO；3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO。(2)反应中被还原的
2 2 2
HNO 生成NO、NO 混合气体，混合气体的物质的量为44.8 L÷22.4 L·
3 2
mol－1＝2 mol，未被还原的硝酸生成 Cu(NO ) 128 g÷64 g·mol－1＝2 mol，由氮原子守恒可知，
3 2,
n(HNO)＝2n[Cu(NO )]＋n(NO、NO )＝2 mol×2＋2 mol＝6 mol，故需要硝酸的体积＝
3 3 2 2
6 mol÷10 mol·L－1＝0.6 L＝600 mL。(3)设混合气体中NO 、NO的物质的量分别为x mol、y mol，
2
根据电子转移守恒及二者体积列方程计算，再根据 V＝n·V 计算各自的体积；根据电子得失守恒及
m
二者体积，可得：x＋3y＝2×2；x＋y＝2，解得x＝1、y＝1，故二氧化氮的体积＝1 mol×22.4 L·mol
－1＝22.4 L，NO的体积＝1 mol×22.4 L·mol－1＝22.4 L。(4)反应又生成HNO ，分析整个过程可知，
3
铜提供的电子等于氧气获得的电子，由电子守恒可知，故需要氧气的物质的量为(2 mol×2)÷4＝1
mol。
