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第五章 化学生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物 课时作业
第三课时 硝酸 酸雨及防治
基础达标
1.下列说法错误的是( )
A. 燃煤时加入适量石灰石,可以减少废气中的SO
2
B. 在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放
C. 人们已开始研究使用新的自来水消毒剂,如ClO 等,是因为氯气有毒
2
D. 工业生产硝酸时补充空气有利于原料的充分利用和减少污染物排放
【答案】C
【解析】A.燃煤时加入适量石灰石,可以吸收废气中的SO ,生成亚硫酸钙,最终氧
2
化为硫酸钙,故A正确;B.在汽车排气管上加装“催化转化器”,可以将烃类和NO转化
为二氧化碳和氮气,减少有害气体的排放,故B正确;C.使用新的自来水消毒剂,如ClO
2
等,是因为消毒效率更高,也可以避免Cl 与水中的有机物反应生成有害物质,与氯气的
2
毒性无关,故C错误;D.工业生产硝酸时补充空气,可将NO转化为NO ,有利于原料的
2
充分利用和减少污染物排放,故D正确。故选C。
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
2 2
误。
3.关于硝酸的说法正确的是( )
A.硝酸电离出的H+,能被Zn、Fe等金属还原成H
2
B.浓HNO 与浓HCl按3∶1的体积比所得的混合物叫王水
3
C.硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮元素得电子
D.常温下,向浓HNO 中投入Fe片,会产生大量的红棕色气体
3【答案】C
【解析】A项,硝酸能电离出H+,但氧化性NO>H+,H+不能被Zn、Fe等金属还原
成H ,错误;B项,浓HNO 与浓HCl按1∶3的体积比所得的混合物叫王水,错误;C项,
2 3
硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮元素得电子,正确;D项,常温下,向浓HNO 中投
3
入Fe片,发生钝化,不会产生大量的红棕色气体,错误。
4.下列关于硫酸、硝酸的认识中,正确的是( )
A.浓硫酸和蔗糖的反应主要体现了浓硫酸的脱水性和氧化性
B.浓硝酸在光照下颜色变黄,是因为浓硝酸具有强氧化性
C.常温下,浓硝酸和浓硫酸均可以用铝罐贮存,是因为铝与它们不反应
D.铜分别与浓硝酸、稀硝酸反应生成NO 和NO,故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸
2
【答案】A
【解析】A项,浓硫酸使蔗糖脱水炭化变黑,体现浓硫酸的脱水性,同时生成的C与
浓硫酸发生氧化还原反应生成二氧化碳,体现浓硫酸的强氧化性,正确;B项,浓硝酸在
光照下颜色变黄,是因为硝酸分解生成红棕色的二氧化氮气体溶于硝酸导致,错误;C
项,常温下,浓硝酸和浓硫酸均可以用铝罐贮存,是因为铝与它们发生钝化,钝化属于化
学变化,错误;D项,铜与浓硝酸剧烈反应、铜与稀硝酸反应不如浓硝酸剧烈,说明浓硝
酸的得电子能力强于稀硝酸,浓硝酸的氧化性大于稀硝酸,氧化性的强弱与得电子数目多
少、化合价降低幅度无关,错误。
5.为研究物质性质,下列实验操作及现象描述正确的是( )
A.如图,①中为浓盐酸和浓硝酸中的一种,②中为浓氨水,则大烧杯中均观察到白
烟
B.将氨水缓慢滴入AlCl 溶液中,研究Al(OH) 的两性
3 3
C.常温下,浓硫酸或浓硝酸中投入Fe片,均会产生大量的气体
D.加热除去NH Cl中的少量NaHCO
4 3
【答案】A
【解析】A.浓盐酸和浓硝酸会挥发出氯化氢或者硝酸分子,氨水会挥发出氨气分
子,相遇后会生成氯化铵或者硝酸铵,出现白烟,A正确;B.一水合氨是弱碱,Al(OH)
3
和一水合氨不反应,Al(OH) 和强碱反应,B错误;C.浓硫酸或浓硝酸中投入Fe片后Fe
3片会钝化,不会产生大量的气体,C错误;D.加热时NH Cl和NaHCO 都会分解,所以不
4 3
能通过加热除去NH Cl中的少量NaHCO ,D错误;故选A。
4 3
6.某同学为探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO,设计下列实验装置(加热、固定
装置已略去)。图中K为止水夹,d是存有一半空气的注射器。下列说法错误的是 ( )
A.装置a的作用是生成CO 气体赶尽装置中的空气
2
B.装置b中溶液增加的质量,就是参加反应的铜的质量
C.将d中空气推入c中,若气体变为红棕色则说明b中生成NO
D.该装置存在缺陷,缺少尾气处理装置
【答案】B
【解析】在探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO时,需要提供无氧环境,所以装置
a的作用是生成CO 气体赶尽装置中的空气,故A正确;溶液增加的质量应为反应的铜的质量
2
减去反应生成的一氧化氮气体的质量,故B错误;一氧化氮为无色气体,易被氧气氧化为红棕
色气体二氧化氮;所以将d中空气推入c中,若气体变为红棕色,则说明b中生成NO,故C正
确;一氧化氮、二氧化氮气体均有毒,尾气要进行吸收处理,以防污染空气,该装置缺少尾气处
理装置,存在缺陷,故D正确。
7.一定温度下,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
3
应速率比Ⅰ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
2
入空气,一氧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。
8.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
3
O 、C为N 、D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,
2 2 2
则Z为HO、F为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
2 3
化合物,含有离子键,铵根离子中还含有N—H共价键,故A错误;B为NH ,Y为O,E
3 2
为NO ,氨气与氧气反应生成NO,不会直接生成NO ,故B错误;D为NO,NO能够与
2 2
氧气反应,不能用排空气法收集,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
9.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NO
2
B.若③中加入足量稀硫酸,则在相同条件下①中产生的气体体积比③中产生的气体
体积小
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】在①中发生反应3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,由于HNO3不
足量,所以②中观察到Cu剩余,说明硝酸完全反应,在③中加稀硫酸,Cu与稀硫酸不反
应,但硝酸铜在酸性条件下具有硝酸的强氧化性,能够继续与Cu反应,据此解答。A.①
中发生反应:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,生成硝酸铜溶液为蓝色,在试管
口NO遇空气,与空气中的O2发生反应产生NO2,使气体由无色变为红棕色,但硝酸被
还原生成的是无色的 NO,A 错误; B.实验①中发生反应 3Cu+8H++2NO -=3Cu2+
3
+2NO↑+4H2O,假设①中加入溶液中含有8 mol HNO3,则产生2 mol NO气体;实验③发
生反应的化学方程式为:3Cu+8H++2NO -=3Cu2++2NO↑+4H2O,反应产生的 3 mol
3
Cu(NO3)2电离产生6 molNO -完全反应后会生成 6 mol NO,故若③中加入足量稀硫酸,则
3
在相同条件下①中产生的气体体积比③中产生的气体体积小,B正确; C.③中加稀硫
酸,金属Cu会溶解,不是因为Cu与稀硫酸反应,而是由于硝酸铜在酸性条件下电离产生
的NO -与硫酸电离产生的H+起HNO3的作用,表现强氧化性,继续与Cu反应,说明硝酸
3
的氧化性强,C错误; D.由上述实验可得出结论:Cu在常温下可以和稀硝酸反应,但不
能与稀硫酸反应,D错误;故合理选项是B。
10.通过如图流程制备硝酸铜晶体,下列说法不正确的是( )
A.将废铜片粉碎,可提高反应速率
B.若将废铜片直接“溶解”,既产生污染又降低硝酸的利用率C.为了使硝酸铜尽可能析出,“结晶”应将溶液蒸干
D.用无水乙醇代替水“洗涤”的目的之一是减少晶体的溶解损失
【答案】C
【解析】废铜片在空气中加热后,用硝酸溶解,过滤除去不溶性杂质,将滤液结晶,
过滤得到硝酸铜晶体,用无水乙醇洗涤。A项,将废铜片粉碎,增大接触面积,可提高反
应速率,正确;B项,若将废铜片直接“溶解”,铜与硝酸反应产生氮氧化物,既产生污
染又降低硝酸的利用率,正确;C项,“结晶”应将溶液蒸发至有大量晶体时停止加热,
防止晶体四处飞溅,不正确;D项,硝酸铜易溶于水,用无水乙醇代替水“洗涤”的目的
之一是减少晶体的溶解损失,正确。
能力提升
11.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
3
反应的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
3
原生成NO,B错误。
12.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一种价态,下列说法不正
3
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 molD.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
3 3
化性越强,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,
3
还原剂只有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
3 2 4 3
生成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
13.某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N(同时生成FeO)。下列说法不正确的是(
2
)
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
2
D.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
2
备纯净干燥的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
2 3 2
通过F干燥,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
2C吸收,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+
2
2Fe=====2FeO+N ,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
2 3
的NO ,C项正确;装置B盛放的是浓硝酸,可以将NO氧化为NO ,便于氢氧化钠溶液
2 2
充分吸收,D项错误。
14.某化学学习小组采用下列装置,对浓硝酸与木炭的反应进行探究[已知:
4HNO(浓)=====4NO ↑+O↑+2HO]。
3 2 2 2
请回答下列问题。
(1)检查装置气密性后,将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态,立即伸入三颈
烧瓶中,并塞紧瓶塞,滴加浓硝酸,可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为________,产生该
气体的化学方程式是__________________________________________________。
(2)装置C中盛有足量Ba(OH) 溶液,反应一段时间后可观察到C中出现白色沉淀,该
2
白色沉淀为________(写化学式)。其中的Ba(OH) 溶液________(填“能”或“不能”)用
2
Ca(OH) 溶液代替,理由是
2
________________________________________________________________。
(3)装置B的作用是___________________________________________。
(4)装置D中收集到了无色气体,部分同学认为是NO,还有部分同学认为是O。
2
①下列对该气体的检验方法合理的是__________(填字母)。
A.敞口观察集气瓶内气体的颜色变化
B.将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内,观察试纸是否变红
C.将带火星的木条伸入集气瓶中,观察木条是否复燃
②如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气,则氧气的来源是_________________。
【答案】(1)红棕色 C+4HNO(浓)=====4NO ↑+CO↑+2HO
3 2 2 2
(2)BaCO 不能 Ca(OH) 溶液中Ca(OH) 的浓度较低,不能形成CaCO 沉淀
3 2 2 3
(3)防倒吸 (4)①AC ②浓硝酸的分解
【解析】(1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应,生成NO 、CO、HO,由于NO
2 2 2 2
为红棕色气体,故三颈烧瓶中气体的颜色为红棕色。(2)将NO 、CO 通入Ba(OH) 溶液中
2 2 2
分别生成Ba(NO ) 和BaCO ,由于Ba(OH) 溶液足量,故溶液为碱性环境,BaCO 不溶解
3 2 3 2 3
以沉淀形式析出。Ba(OH) 溶液不能用 Ca(OH) 溶液代替,因为 Ca(OH) 微溶于水,
2 2 2
Ca(OH) 溶液中Ca(OH) 含量太少,浓度太低,不足以完全吸收生成的酸性气体,导致溶液
2 2
呈酸性,从而不能生成CaCO 沉淀。(3)装置B可以防止装置C中酸性气体因溶解速率太快
3而出现倒吸。(4)①NO与空气中的O 反应生成红棕色的NO ,A正确;NO和O 均不具有
2 2 2
酸性,B错误;O 能使带火星的木条复燃,而NO不能,C正确。②装置A中除发生木炭
2
与浓硝酸的反应外,还可能发生浓硝酸的分解反应。
直击高考
15.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,
① 3 溶液呈红色 稀HNO 将Fe氧化为Fe3+
充分反应后,滴入KSCN溶液 3
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 Al箔插入稀HNO 中 无现象 3
3 成致密的氧化膜
用玻璃棒蘸取浓HNO 点到蓝 试纸先变红
④ 3 浓HNO 具有酸性和强氧化性
色石蕊试纸上 色后褪色 3
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
3
误;浓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
3 3 2 3
HNO 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
3 3
石蕊试纸先变红色后褪色,故④正确。
16.某化学小组设计了如下有关氮的化合物的实验。请按要求回答下列问题。
(1)氨气的喷泉实验:如下图装置所示,干燥的圆底烧瓶里充满NH ,欲观察到烧瓶中
3
产生喷泉,需进行的操作是____________________________。
(2)硝酸的制备实验:如图所示a~f装置。①装置a的最佳选择为(填“图3”或“图4”)______________。
②装置b中NaO 的作用是_______________________________________________。
2 2
(3)硝酸的性质实验:
①常温下,同学甲在上图实验结束后,用pH计测装置e中溶液的pH=1.00。
ⅰ.这说明e中发生的反应可能为(写化学方程
式)_________________________________。
ⅱ.同学乙做同样实验,测得e中溶液的pH=6.00,可能原因是
_______________________。
②用如图所示装置进行硝酸与铜的反应实验。
ⅰ.请在h方框中补全该实验所需装置图并标注所需试剂_________________________。
ⅱ.硝酸一般盛放在棕色试剂瓶中,请用化学方程式说明其原因:
____________________。
ⅲ.g中为稀硝酸时,反应开始后,g中溶液颜色变蓝。写出g中反应的离子方程式:___________________________________________________。
ⅳ.g中为浓硝酸时,g中溶液颜色变绿。反应较ⅱ中剧烈许多的原因是
_______________。
ⅴ.对比ⅲ与ⅳ反应后g中溶液颜色,推测其原因是ⅳ反应后g溶液中溶有NO 且达
2
饱和。为证明该推测正确,向ⅳ反应后g溶液中加入__________________,会观察到溶液
颜色由绿色变为蓝色。
【答案】(1)打开止水夹、挤压胶头滴管至水进入烧瓶
(2) 图4 和水蒸汽反应生成氧气
(3) 3NO+H O=NO+2HNO 2NO+O =2NO 或4NO+3O +2H O=4HNO 或4NO
2 2 3 2 2 2 2 3 2
+O +2H O=4HNO (合理即可) 过量的氨中和了生成的硝酸生成了硝酸铵(合理即可)
2 2 3
4HNO===== 4NO ↑+O ↑+2H O
3 2 2 2
3Cu+2NO-+8H+=3Cu2++2NO↑+4HO 浓硝酸的氧化性较稀硝酸强(合理即可) 适量
3 2
的水(合理即可)
【解析】实验室可用氯化铵与碱石灰加热制备氨气,也可用浓氨水滴入固体NaOH中
制氨气,氨气具有还原性,能与氧气在催化剂作用下氧化生成 NO,进一步氧化生成硝
酸,浓硝酸氧化性强于稀硝酸,与铜反应是更剧烈,[Cu(H O) ]2++4Cl- [CuCl ]2-+4H O
2 4 4 2
,ΔH>0,该反应是吸热反应,温度升高时平衡正向移动。(1)氨气的喷泉实验:干燥的圆
底烧瓶里充满NH ,欲观察到烧瓶中产生喷泉,需进行的操作是打开止水夹、挤压胶头滴
3
管至水进入烧瓶;(2)①用浓氨水滴入NaOH固体制氨气不需加热,操作简单,装置a的最
佳选择为图4;②装置b中NaO 的作用是和水蒸汽反应生成氧气,提供氨催化氧化的原
2 2
料;(3)硝酸的性质实验:①常温下,同学甲在上图实验结束后,用pH计测装置e中溶液
的pH=1.00,说明e中产生了硝酸。ⅰ.这说明e中发生的反应是氮的氧化物与水、氧气反
应 生 成 硝 酸 , 可 能 为 ( 写 化 学 方 程 式 )3NO +H O=NO+2HNO 2NO+O =2NO 或
2 2 3 2 2
4NO+3O +2H O=4HNO 或4NO +O +2H O=4HNO (合理即可);ⅱ.同学乙做同样实验,
2 2 3 2 2 2 3
测得e中溶液的pH=6.00,可能原因是过量的氨中和了生成的硝酸生成了硝酸铵(合理即
可);②ⅰ.可用碱吸收氮的氧化物,在有氧气的条件下,最后转化为硝酸盐或亚硝酸盐,在h方框中补全该实验所需装置图并标注所需试剂 ;ⅱ.硝酸一般盛放
在棕色试剂瓶中,防止其见光分解,用化学方程式说明其原因:4HNO =====4NO ↑+O
3 2 2
↑+2H O;ⅲ.g中为稀硝酸时,反应开始后,g中溶液颜色变蓝,铜与稀硝酸反应生成硝
2
酸铜和NO,g中反应的离子方程式:3Cu+2NO-+8H+=3Cu2++2NO↑+4HO;ⅳ.g中为浓硝
3 2
酸时,g中溶液颜色变绿。反应较ⅱ中剧烈许多的原因是浓硝酸的氧化性较稀硝酸强(合理
即可)。故答案为:浓硝酸的氧化性较稀硝酸强(合理即可);ⅴ.对比ⅲ与ⅳ反应后g中溶
液颜色,推测其原因是ⅳ反应后g溶液中溶有NO 且达饱和。为证明该推测正确,向ⅳ反
2
应后g溶液中加入适量的水(合理即可),3NO +H O=NO+2HNO ,会观察到溶液颜色由绿
2 2 3
色变为蓝色。