2023年高考化学一轮复习（全国版）第4章第23讲　硝酸　含氮化合物的转化关系_05高考化学_通用版（老高考）复习资料_2023年复习资料_一轮复习_2023年高考化学一轮复习讲义（全国版）

第 23 讲 硝酸 含氮化合物的转化关系 复习目标 1.掌握硝酸的性质及应用。2.了解氮及其化合物的转化关系。 考点一 典型的氧化性酸——硝酸 1．物理性质 硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 2．化学性质 (1)不稳定性 反应：4HNO(浓)======2HO＋4NO ↑＋O↑。 3 2 2 2 (2)强氧化性 硝酸无论浓、稀都具有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 按要求完成下列反应的方程式： ①与金属反应 稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO )＋2NO↑＋4HO； 3 3 2 2 浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO )＋2NO ↑＋2HO。 3 3 2 2 2 ②与非金属反应 浓硝酸与C反应：C＋4HNO(浓)=====CO↑＋4NO ↑＋2HO。 3 2 2 2 ③与还原性化合物反应 硝酸可氧化HS、SO 、NaSO 、HI、Fe2＋等还原性物质。 2 2 2 3 稀硝酸与FeSO 溶液反应的离子方程式： 4 3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2HO。 2 (3)与有机物反应 ①硝化反应(与 反应)：＋HNO――→ ＋HO； 3 2 ②颜色反应：含有苯基的蛋白质遇到浓硝酸时变黄色。 1．常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化( ) 2．可用稀HNO 与FeS固体反应制取HS( ) 3 2 3．铜、碳分别与浓HNO 反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性( ) 3 4．在酸性条件下，NO与I－、Fe2＋、SO等离子均不能大量共存( ) 5．Cu在KNO 溶液和稀HSO 中均不溶解，但能溶解在其混合液中( ) 3 2 4 6．试管内壁上的银镜可用稀HNO 除去，也可用氨水除去( ) 3 7．浓HNO 和氯水均用棕色试剂瓶保存，其原理相同( ) 3 8．浓HNO 溅到皮肤上，皮肤会变黄( ) 3 答案 1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.× 7.√ 8.√ 一、金属与硝酸反应的定性分析 1．用动态观点理解Cu与浓HNO 的反应 3 向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。 (1)反应开始阶段产生________________色气体，化学方程式为_________________。 (2)反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为_________________。 (3)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时 Cu 片上又有气泡产生，原因是 _______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 答 案 (1) 红 棕 Cu ＋ 4HNO( 浓 )===Cu(NO ) ＋ 2NO ↑ ＋ 2HO (2)3Cu ＋ 3 3 2 2 2 8HNO(稀)===3Cu(NO )＋2NO↑＋4HO (3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中的硝酸根离 3 3 2 2 子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应 二、金属与硝酸反应的定量计算 2．在100 mL 稀HNO 和稀HSO 组成的混合溶液中，两种酸的物质的量浓度之和为0.4 3 2 4 mol· L－1。向该溶液中加入足量的铜粉后加热，充分反应后，所得溶液中 Cu2＋的物质的量浓度最 大值为________________(反应前后溶液体积变化忽略不计)。 答案 0.24 mol·L－1 解析 反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO，铜足量，由上述反 2 应方程式可知，NO和H＋的物质的量之比为1∶4时，反应生成的铜离子物质的量最大，设 HNO 、HSO 的物质的量分别为x、y，则n(NO)∶n(H＋)＝x∶(x＋2y)＝1∶4，x＋y＝0.4 3 2 4mol· L－1×0.1 L，解得x＝0.016 mol、y＝0.024 mol，由方程式可知，生成铜离子的物质的量为 0.016 mol×＝0.024 mol，故铜离子的最大浓度为＝0.24 mol·L－1。 3．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO 混合气体 2 在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题： (1)NO的体积为____ L，NO 的体积为______ L。 2 (2)参加反应的HNO 的物质的量是________________________________________。 3 (3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中 的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为______________ mol·L－1。 (4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO ，至少需要30%的双氧 3 水________ g。 答案 (1)5.824 5.376 (2)1.52 mol (3) (4)57.8 解析 (1)n(Cu)＝＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO 的物质的量为y。根 2 据气体在标准状况下的总体积为11.2 L，有：x＋y＝0.5 mol。根据得失电子守恒，有：3x＋ y＝(0.51×2) mol。解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol。则V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝ 5.824 L，V(NO )＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L。(2)参加反应的HNO 分两部分：一部分没有被 2 3 还原，显酸性，生成Cu(NO ) ；另一部分被还原成NO 和NO，所以参加反应的HNO 的物 3 2 2 3 质的量为0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。(3)HNO 在反应中一部分变成气体，一部分以 3 NO的形式留在溶液中。变成气体的HNO 的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至恰好使 3 溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO ，其物质的量为10－3aV mol，也就是以 3 NO形式留在溶液中的HNO 的物质的量为10－3aV mol。所以，c(HNO)＝ mol· 3 3 L－1。(4)由得失电子守恒得2×n(Cu)＝2×n(H O)，×2＝n(H O)×2，n(H O)＝0.51 mol，则 2 2 2 2 2 2 m(H O)＝17.34 g。需30%的双氧水：＝57.8 g。 2 2 金属与硝酸反应计算的思维流程三、硝酸氧化性实验探究 4．某学习小组为探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图所示装置进行实验(夹持仪器已 略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO ，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓 2 硝酸的氧化性强于稀硝酸。 可选药品：浓硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。 已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO 反应：2NO ＋2NaOH===NaNO ＋NaNO ＋ 2 2 3 2 HO。 2 请回答下列问题： (1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置 ③、④、⑥中盛放的药品依次是 ________________________________________________________________________。 (2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后 ________________________________________________________________________。 (3)装置①中发生反应的化学方程式是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)装置②的作用是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________， 发生反应的化学方程式是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)该小组得出的结论所依据的实验现象是___________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝 酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了 以下4个实验方案来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。 a．加热该绿色溶液，观察颜色变化 b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化 c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化 d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化 答案 (1)3 mol·L－1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液 (2)通入一段时间CO ，关闭弹簧夹， 2 将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内 (3)Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO ) ＋2NO ↑＋2HO 3 3 2 2 2 (4)将NO 转化为NO 3NO ＋HO===2HNO＋NO (5)装置③中液面上方气体仍为无色，装 2 2 2 3置④中液面上方气体由无色变为红棕色 (6)acd 解析 (1)根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO ， 2 因为要验证稀HNO 不能氧化NO，所以装置③中应该盛放3 mol·L－1稀硝酸。 3 (2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO 之前需要通入一 3 段时间的CO 赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应 2 产生的NO气体逸出。 (5)NO通过稀HNO 后，若无红棕色 NO 产生，说明稀 HNO 不能氧化NO，所以盛放稀 3 2 3 HNO 装置的液面上方没有颜色变化即可说明。装置④中盛放的是浓HNO，若浓HNO 能氧 3 3 3 化NO，则装置④的液面上方会产生红棕色气体。 (6)要证明是Cu(NO ) 浓度过高或是溶解了NO 导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的 3 2 2 NO 赶走(a、c方案)，再观察颜色变化。也可在Cu(NO ) 浓溶液中通入NO ，观察比较反应 2 3 2 2 后的颜色变化(d方案)，确定是不是由溶有NO 引起的。 2考点二 氮及其化合物的相互转化 1．氮在自然界中的循环 2．含氮元素物质之间的转化关系 (1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 如：3NO ＋HO===2HNO＋NO 2 2 3 2NO ＋2NaOH===NaNO ＋NaNO ＋HO 2 3 2 2 (2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。 如：6NO＋4NH =====5N＋6HO 3 2 2 NO ＋NO＋2NaOH===2NaNO ＋HO 2 2 2 3．氮元素的“价类二维图” 氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物 质之间的转化关系。 一、氮的循环1．(2022·石家庄市高三模拟)下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是( ) A．①和②均属于氮的固定 B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环 C．④中每生成1 mol NO，消耗2 mol O 2 D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化 答案 D 解析 氮的固定指将N 转化为氮的化合物，反应①将N 转化为NO，属于氮的固定，反应 2 2 ②属于植物固氮，A正确；由图示知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；反应④是O 2 将NH 氧化为NO，N元素化合价由－3价升高到＋5价，失去8个电子，即1 mol NO生成 3 失去电子8 mol，失去的电子被O 得到，根据转移电子关系O～4e－，知得8 mol电子需要2 2 2 mol O ，C正确；反应③中NO被氧化为NO，氮元素被氧化，反应⑤中NO被还原为N ， 2 2 氮元素被还原，D错误。 2．(2022·江苏镇江市调研)空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料， 通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如图： N―――――――――――→NH ――――――→NO――――→NO ―――――→HNO 2 3 2 3 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列 说法不正确的是( ) A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中 B．BaSO 固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO )，放出SO 气体 3 3 2 2 C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH ，将未反应的 3 原料气送回合成塔以提高原料的利用率 D．转化④中，当V(NO )∶V(O )＝4∶1时，理论上NO 全部转化为HNO 2 2 2 3 答案 B 解析 硝酸是氧化性酸，BaSO 固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成 3 NO，B错误。 二、氮元素“价类二维图”的分析应用 3．(2022·河北省三河市第一中学质检)如图是氮元素形成物质的价类二维图及氮循环的部分 信息：下列说法正确的是( ) ①可通过雷电作用将b转化为c，这是一种固氮方式 ②可通过加氧化剂将e转化为f ③a→c→d→f这几个反应中，均发生了N元素被氧化的反应 ④g只具有氧化性，还可能与碱发生反应 ⑤将f转化为d必须选用合适的还原剂才能实现 ⑥h可与f反应生成i A．①③⑤⑥ B．②③④ C．①③⑥ D．①④⑤ 答案 C 解析 根据物质类别及与N元素化合价的关系可知：a是NH ；b是N ；c是NO；d是 3 2 NO ；e是NO ；f是HNO ；g是HNO ；h是NH ·H O；i是NH NO 。①在雷电作用下N 2 2 5 3 2 3 2 4 3 2 与O 反应产生NO，从而实现了N元素的单质向化合物的转化，这是一种固氮方式，正确； 2 ②e是NO，f是HNO，NO 与水反应产生HNO，反应过程中元素化合价不变，因此反应 2 5 3 2 5 3 不需要加入氧化剂就可以实现，错误；③在a→c→d→f这几个反应中，N元素化合价升高， 失去电子，被氧化，因此均发生了N元素被氧化的反应，正确；④g是HNO ，属于酸，N 2 元素化合价是＋3价，介于最高价和最低价之间，因此既具有氧化性又具有还原性，同时也 能与碱发生中和反应产生盐和水，错误；⑤f是HNO ，光照条件下自身分解即可生成 3 NO (d)，可以不用其他还原剂，错误；⑥HNO 与NH ·H O发生中和反应产生NH NO 和水， 2 3 3 2 4 3 正确。 4．研究氮及其化合物的性质，可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价—物质类别关 系图如图： 回答下列问题：(1)在催化剂和加热的条件下，物质A生成NO是工业制硝酸的重要反应，反应的化学方程 式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在加热条件下，物质 C 的浓溶液与碳单质反应，写出反应的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验室中，检验溶液中含有NH的操作方法是 ________________________________________________________________________。 (4)物质B为红棕色气体，写出该物质与水反应的离子方程式：_________________ ________________________________________________________________________， 当反应消耗0.15 mol物质B时，转移电子的物质的量为________。 答案 (1)4NH ＋5O=====4NO＋6HO 3 2 2 (2)C＋4HNO(浓)=====CO↑＋4NO ↑＋2HO 3 2 2 2 (3)取少量溶液于试管中，加入氢氧化钠溶液，稍微加热，若有使湿润的红色石蕊试纸变蓝 的气体产生，则证明溶液中含有NH (4)3NO ＋HO===2H＋＋2NO＋NO 0.1 mol 2 2 解析 由氮元素化合价—物质类别关系分析，A为氨气，B为二氧化氮，C为硝酸。(4)物质 B为NO ，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，反应的离子方程式为 3NO ＋HO===2H 2 2 2 ＋＋2NO＋NO，反应中3 mol NO 参加反应，转移电子总数为2 mol，当反应消耗0.15 mol 2 物质B时，转移电子的物质的量为0.15 mol×＝0.1 mol。 1．正误判断 (1)浓HNO 和稀HNO 与Cu反应的还原产物分别为 NO 和NO，故稀HNO 氧化性更强 3 3 2 3 (2021·河北，10D)( × ) (2)向浓HNO 中插入红热的炭，产生红棕色气体，证明炭可与浓 HNO 反应生成NO (2021· 3 3 2 山东，5C)( × ) 2．(2018·全国卷Ⅱ，8)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 下图所示)。下列叙述错误的是( ) A．雾和霾的分散剂相同 B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵 C．NH 是形成无机颗粒物的催化剂 3D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关 答案 C 解析 NH 参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C项错误；雾和霾的分散剂都是空 3 气，A项正确；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D项正确。 3．(2017·北京，12)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( ) ① ② ③ 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中木炭与浓硝酸产生了反应 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CO，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 2 答案 D 解析 ①中浓HNO 受热分解，发生反应4HNO(浓)=====4NO ↑＋O↑＋2HO，产生的气 3 3 2 2 2 体为混合气体，故A正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO ，所以“产 2 生红棕色气体”不能说明②中木炭能与浓硝酸发生反应，故B正确；根据①和②，浓硝酸 反应产生红棕色NO 时需要加热，所以浓硝酸具有挥发性才可与上方红热木炭接触，同时， 2 N元素化合价降低，所以生成的NO 为还原产物，故C正确；红热的木炭可与空气中的O 2 2 反应生成CO，故D错误。 2 4．(2021·广东1月适应性测试，10)部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所 示。下列说法错误的是( ) A．a可经催化氧化生成b B．b为红棕色，可转化为c C．密闭体系中，c存在2NO NO 2 2 4 D．d的溶液与Cu反应可生成b或c 答案 B 解析 由题中信息知，a为NH ，b为NO，NH 可经催化氧化生成NO，A说法正确；b为 3 3 NO，为无色气体，与氧气反应可转化为c，即NO ，B说法错误；d为硝酸，Cu与稀硝酸溶 2液反应生成NO，与浓硝酸反应生成NO ，D说法正确。 2 课时精练 1．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 D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是因为硝酸的强氧 化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还 需要实验验证，D项不准确。 2．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NaS反应制得HS气体 2 2 D．浓硝酸因分解放出的NO 又溶解于硝酸而呈黄色 2 答案 D 解析 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，故A错误；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NaS反应不能生成HS，与FeO反应时表现氧化性和酸性，故B、C错误。 2 2 3．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )序号 实验操作 现象 解释或结论 过量的Fe粉中加入稀HNO，充 3 ① 溶液呈红色 稀HNO 将Fe氧化为Fe3＋ 3 分反应后，滴入KSCN溶液 ② 浓HNO 久置或光照 变黄色 HNO 不稳定易分解 3 3 Al箔表面被HNO 氧化，形 3 ③ Al箔插入稀HNO 中 无现象 3 成致密的氧化膜 用玻璃棒蘸取浓HNO 点到蓝色 试纸先变红 浓HNO 具有酸性和强氧化 3 3 ④ 石蕊试纸上 色后褪色 性 A.①② B．③④ C．②③④ D．②④ 答案 D 解析 过量的铁粉加入稀HNO 生成Fe2＋，加入KSCN溶液时颜色不变，故①错误；浓 3 HNO 久置变黄是因为HNO 分解产生的NO 溶于HNO 所致，故②正确；Al箔遇浓HNO 3 3 2 3 3 钝化，稀HNO 会使Al箔溶解，故③错误；浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试 3 纸先变红色后褪色，故④正确。 4．氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，人类活动影响了氮循环中的物质转化，如 图所示。下列说法不正确的是( ) A．工业合成氨属于人工固氮过程 B．硝化过程中氮元素被还原 C．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化 D．反硝化过程有助于稳定N 在大气中的含量 2 答案 B 解析 人工固氮是人为的条件下将氮元素的单质转化为化合物的过程，所以工业上用氮气和 氢气合成氨气属于人工固氮过程，A正确；硝化过程中氨气、铵根离子中－3价的氮元素化 合价变化为NO、NO中的＋3价、＋5价的氮，元素的化合价升高，失电子被氧化，发生氧 化反应，B错误；NO、NO经同化作用变为动植物蛋白中的N元素，动植物蛋白经氨化作 用转化为氨气或铵根离子，故含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，C正确；反硝化过 程，生成氮气，向大气提供氮气，即反硝化过程有助于弥补人工固氮对氮循环造成的影响， D正确。5．(2022·郑州市高三一模)如图是某元素M的价类二维图，其中X是一种强碱，A为正盐， 通常条件下Z是无色液体，D的相对分子质量比E小16，图中呈现了各物质的转化关系。 下列说法正确的是( ) A．A中只含有离子键 B．B物质可以和Y反应直接转化为E C．D、E均可以用向上排空气法收集 D．通过氢氧化钠溶液可以除去D中含有的少量E 答案 D 解析 A为正盐，X是一种强碱，二者反应生成氢化物B，则A为铵盐，B为NH ；B连续 3 与Y反应得到氧化物D与氧化物E，E的相对分子质量比D大16，则Y为O 、C为N 、D 2 2 为NO、E为NO ，通常条件下Z是无色液体，E与Z反应得到含氧酸F，则Z为HO、F为 2 2 HNO ，F与X发生酸碱中和反应得到G为硝酸盐。A为铵盐，属于离子化合物，含有离子 3 键，铵根离子中还含有N—H共价键，故A错误；B为NH ，Y为O ，E为NO ，氨气与氧 3 2 2 气反应生成NO，不会直接生成NO ，故B错误；D为NO，NO能够与氧气反应，不能用排 2 空气法收集，故C错误；一氧化氮不与NaOH溶液反应，二氧化氮与氢氧化钠溶液反应， 通过氢氧化钠溶液可以除去NO中含有的少量NO ，故D正确。 2 6．一定温度下，探究铜与稀HNO 反应过程如下： 3 下列说法不正确的是( ) A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO 2 B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO 溶于水，使c(HNO)增大 2 3 C．由实验可知，NO 对该反应具有催化作用 2 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解 答案 B解析 B项，步骤Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中大，因为部分硝酸转化成了一氧化氮，因此反应 速率比Ⅰ快的原因不可能是c(HNO)增大，错误；C项，由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ 3 快，说明NO 对该反应具有催化作用，正确；D项，当活塞不再移动时，再抽入空气，一氧 2 化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，能够与铜继续反应，正确。 7．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( ) A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少 B．反应中转移的电子总数：稀硝酸少于浓硝酸 C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去比用稀硝酸好，因为反应速率快 D．两者用排水法收集的气体的体积相同 答案 D 解析 铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同， 生成的Cu(NO ) 的量相同，浓硝酸被还原为NO ，化合价由＋5降到＋4，每个氮原子只得 3 2 2 到1个电子，稀HNO 被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少， 3 生成的NO 也比NO多。用排水法收集气体时，由于会发生反应：3NO ＋HO===2HNO ＋ 2 2 2 3 NO，故两种情况收集到的气体一样多。 8．某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示： 实验1 实验2 ⑥中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产 ①③中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生 生 下列说法正确的是( ) A．稀硝酸一定被还原为NO 2 B．②中溶液存在：c(Cu2＋)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－) C．由上述实验得出结论：常温下，Cu既可与稀硝酸反应，也可以与稀硫酸反应 D．③⑥中反应的离子方程式：3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO 2 答案 D 解析 稀硝酸与铜发生反应：3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO ) ＋2NO↑＋4HO，生成的硝酸 3 3 2 2 铜溶液为蓝色，试管口NO被空气中的O 氧化生成红棕色的二氧化氮，但硝酸被还原生成 2 NO，故A错误；②中溶液存在电荷守恒：2c(Cu2＋)＋c(H＋)＝c(NO)＋c(OH－)，故B错误； 由实验可得出结论：常温下Cu可以和稀硝酸反应，但不能与稀硫酸反应，故C错误。 9．某同学做“FeSO 被HNO 氧化”的实验，发现溶液变深棕色。猜想可能是生成的NO 或 4 3 2NO与Fe2＋或Fe3＋反应，使溶液变为深棕色，设计下列装置探究。下列说法错误的是( ) A．先检查装置气密性，加入药品后，关闭c，打开a和b，再通入一段时间N 2 B．关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化， 证明NO与Fe2＋反应 C．甲中反应一段时间后，更新丙、丁中试剂，关闭a和b，打开c，反应后丙中溶液变为深 棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO 也可与Fe2＋反应 2 D．该实验的缺陷是缺少尾气吸收装置 答案 C 解析 先检查装置气密性，加入药品后，为防止装置中的氧气影响实验结果，需关闭 c，打 开a和b，通入一段时间氮气，将装置内的空气排尽，故 A正确；关闭a、c，打开b及分液 漏斗活塞，浓硝酸与Cu反应生成NO ，NO 通入水中与水反应生成NO，NO进入丙和丁后， 2 2 丙中含亚铁离子的溶液变为深棕色，而丁中无明显变化，说明NO与Fe2＋反应，故B正确； 甲中反应一段时间后浓硝酸变稀，生成的气体中有NO，所以该操作无法证明NO 是否与 2 Fe2＋反应，故C错误；实验中未反应的NO 和NO会污染空气，需要尾气处理装置，故D正 2 确。 10．(2022·安徽皖江名校联考)某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N(同时生成FeO)。下列 2 说法不正确的是( ) 已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO ，不吸收NO。 2 A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d B．装置E中发生反应的化学方程式为 2NO＋2Fe=====2FeO＋N 2 C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO 2D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入E中干扰反应 答案 D 解析 根据实验原理“NO被灼热的铁粉还原为N ，同时生成FeO”，所以首先应制备纯净 2 干燥的NO。利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混 有硝酸蒸气和产生的NO ，故先通过装置D除去挥发出的HNO 和产生的NO ，再通过F干 2 3 2 燥，得到纯净干燥的NO，然后进入E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶 液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO ，所以先通过B氧化NO，再通过C吸收， 2 故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A项正确；装置E中NO 被灼热的铁粉还原为N ，同时生成FeO，反应的化学方程式为2NO＋2Fe=====2FeO＋N ， 2 2 B项正确；装置D盛放的是水，其作用是除去挥发出的HNO 和产生的NO ，C项正确；装 3 2 置B盛放的是浓硝酸，可以将NO氧化为NO ，便于氢氧化钠溶液充分吸收，D项错误。 2 11．氮及其化合物的转化关系如图所示。 则下列说法不正确的是( ) A．路线①②③是工业生产硝酸的主要途径 B．路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径 C．上述所有标号的反应都是氧化还原反应 D．氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO 2 答案 D 解析 氮气和氧气在放电或高温条件下反应生成NO，NO与O 反应生成NO ，氮气与氧气 2 2 不能直接生成NO 。 2 12．(2022·武汉市汉阳一中高三模拟)用图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物。 主要实验操作 实验现象 ①A 中有红棕色气体产生，一段时间后，气 打开弹簧夹，通入一段时间CO 后，滴入浓 2 体颜色逐渐变浅；反应停止后，A 中无固体 硝酸后无明显现象，加热三颈烧瓶，反应开 剩余； 始后停止加热。 ②B 中溶液变棕色 取少量A 中溶液，加几滴氯水，再滴入硫氰 ③溶液变为红色 化钾溶液④B中棕色溶液变浅，有无色气体逸出，且 取少量 B 中溶液，加热 在空气中变为红棕色 已知：FeSO ＋NOFe(NO)SO (棕色) ΔH<0 。 4 4 下列说法正确的是( ) A．滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是温度低，反应速率太慢 B．实验现象③说明反应后A 中溶液含有 Fe2＋ C．实验现象④说明 A 中有 NO 生成 D．可用浓 NaOH 溶液和湿润的红色石蕊试纸检验硝酸的还原产物中是否有 NH 答案 D 解析 常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生，故A错误；取少量A 中溶液，加几滴氯水，再滴入KSCN溶液，溶液变为红色，只能说明这时溶液中有Fe3＋， 无法说明原溶液中是Fe2＋还是Fe3＋，故B错误；取少量B中溶液加热，B中棕色溶液变浅， 有无色气体逸出，且在空气中变为红棕色，只能说明Fe(NO)SO 分解生成NO，但由于铜和 4 浓硝酸反应生成红棕色气体二氧化氮，二氧化氮和水反应生成一氧化氮，一氧化氮能使硫酸 亚铁溶液变成棕色，所以不能证明铁和浓硝酸反应过程中有NO生成，故C错误。 13．(2022·玉溪市易门县第一中学模拟)硝酸与金属反应后所得还原产物与硝酸的浓度和金属 的活泼性有关。10 mL 0.5 mol·L－1 HNO 与0.048 g Mg恰好完全反应。若氮元素只被还原到 3 一种价态，下列说法不正确的是( ) A．HNO 作还原剂 3 B．HNO 浓度越低，N元素还原价态越低 3 C．反应中转移电子数为0.004 mol D．还原产物可能为NH NO 4 3 答案 A 解析 HNO 与金属反应时，表现酸性和强氧化性，故A错误；HNO 浓度越高，氧化性越 3 3 强，氧化同种金属时，N元素被还原的价态就越高，故B正确；HNO 与Mg反应，还原剂 3 只有Mg，Mg的化合价由0→＋2,0.048 g Mg的物质的量为0.002 mol，根据得失电子守恒， 反应中转移电子为0.004 mol，故C正确；硝酸的物质的量为 0.01 L×0.5 mol·L－1＝0.005 mol，生成0.002 mol Mg(NO ) ，根据N原子守恒，可能生成0.0005 mol NH NO ，若生成 3 2 4 3 0.0005 mol NH NO 转移电子为0.004 mol，符合得失电子守恒，故D正确。 4 3 14．氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合 物相关的问题： (1)下列有关NH 的说法中，不正确的是________(填字母)。 3A．工业合成NH 需要在高温、高压、催化剂下进行 3 B．NH 可用来生产碳铵和尿素等化肥 3 C．NH 可用浓硫酸或无水氯化钙干燥 3 D．NH 受热易分解，须置于冷暗处保存 3 (2)NH 易溶于水，标准状况下，用充满NH 的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成 3 3 溶液的物质的量浓度为______ mol·L－1。 (3)氨气燃烧的化学方程式为_______________________________________________。 (4)HNO 是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温 3 下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的________性。 (5)“吸收塔” 尾部会有含NO、NO 等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的污染， 2 通常用以下两种方法处理： ①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO 的反应原理为NaCO ＋2NO ===NaNO ＋__________ 2 2 3 2 3 ＋CO(完成化学方程式)。 2 ②氨转化法。已知7 mol氨恰好能将含NO和NO 共6 mol的混合气体完全转化为N ，则混 2 2 合气体中NO和NO 的物质的量之比为________，若用通式NO 表示氮氧化物，则每摩尔氨 2 x 可将________ mol的NO 转化为N。 x 2 答案 (1)CD (2)(或 0.045) (3)4NH ＋3O=====2N ＋6HO (4)氧化 (5)①NaNO 3 2 2 2 2 ②1∶3 解析 (1)C项，NH 可与硫酸或氯化钙发生化合反应，错误；D项，NH 不易分解，错误。 3 3 (5)②7 mol 氨失去 21 mol 电子，根据题意和得失电子守恒可得 n(NO)＋n(NO )＝6 2 mol,2n(NO)＋4n(NO )＝21 mol，解得n(NO)＝1.5 mol，n(NO )＝4.5 mol，则混合气体中NO 2 2 和NO 的物质的量之比为1∶3，若用通式NO 表示氮氧化物，反应过程中NO 分子得到2x 2 x x e－，则每摩尔氨可将 mol的NO 转化为N。 x 2