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第五章 非金属及其化合物
第23 讲 氮及其氧化物 硝酸
学习导航站
核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点
考点1 氮及其氧化物★★★☆☆
考点2 硝酸★★★☆☆
（星级越高，重要程度越高）
限时训练挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯
考点1 氮及其氧化物
1.氮的固定
2.氮气
(1)物理性质：无色无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。
(2)化学性质
(3)下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？
①文物馆将贵重文物保存在氮气中： 。
②氮气是合成氨工业的重要原料： 。
③雷电是自然界重要的固氮方式： 。
④医疗上，液氮是常见的冷冻剂： 。
【答案】①N2的稳定性 ②N2的氧化性 ③N2的还原性 ④N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收大量
热量
3.氮的氧化物
1
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(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1→＋5 价都有对应的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或
N2O4)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(2)NO 和NO2的比较
性质
NO
NO2
色、味、态
无色气体
红棕色、有刺激性气味的气体
水溶性
不溶于水
易溶于水
毒性
有毒，大气污染物之一
有毒，大气污染物之一
与水反应
不反应
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
与氧气反应
2NO
＋
O 2==
=2NO
2
不反应
思考 已知液溴极易汽化成红棕色的溴蒸气，你能设计哪些简单的实验鉴别二氧化氮和溴蒸气。
【提示】方案一 将气体分别通入盛有少量有机溶剂(如苯、四氯化碳)的试管中，溶液变橙红色的是溴蒸
气，无变化的是NO2。
方案二 将气体分别通入盛有少量水的试管中，溶液变黄的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。
方案三 将气体分别通入盛有少量硝酸银溶液的试管中，产生淡黄色沉淀的是溴蒸气，无明显现象的是
NO2。
4.氮氧化物对环境的影响
【小试牛刀】
微考点1 氮氧化物溶于水的问题分析
1.(2024·北京模拟)在一支50 mL 注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL 水，用乳胶管和弹簧夹封住管
口，振荡注射器，静置后观察现象①。打开弹簧夹，快速吸入10 mL 空气后夹上弹簧夹，观察现象②。
振荡注射器，静置后再观察现象③。
下列关于该过程的分析不正确的是( )
A.现象①②，主要体现了NO 难溶于水、具有还原性
B.现象②③，针筒示数：③<②
C.过程中若将空气10 mL 改成15 mL，③能观察到针筒内无气体剩余
2
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D.此实验启示工业上制硝酸时充入适量O2可以提高氮原子利用率
【答案】C
【解析】在一支50 mL 注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL 水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注
射器，静置后观察现象①为注射器中气体无色，注射器活塞几乎不发生移动，说明NO 难溶于水；打开弹
簧夹，快速吸入10 mL 空气后夹上弹簧夹，观察现象②为注射器内气体变为红棕色，气体体积减小，注射
器活塞向里移动，说明NO 具有还原性，被氧化为NO2；振荡注射器，静置后再观察现象③为气体由红棕
色变为无色，气体体积减小，注射器活塞向里移动。过程中若将空气10 mL 改成15 mL，则氧气约有3
mL，20 mL NO 和3 mL 氧气反应时，NO 过量，故③能观察到针筒内有气体剩余，C 错误。
2.NO、NO2产生酸雨的过程可表示为
(1)写出该循环中两步反应的化学方程式：
① ；
② 。
(2)分别写出NO 或NO2与O2、H2O 恰好反应完全转化为HNO3的总化学方程式： ，
。
(3)将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL 无色气体。
①若剩余的气体是 ，则NO2、O2的体积分别是 。
②若剩余的气体是 ，则NO2、O2的体积分别是 。
【答案】(1)①2NO＋O2===2NO2 ②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
(3)①O2 8 mL、4 mL ②NO 10.8 mL、1.2 mL
【解析】(3)依据NO2与H2O 的反应可知，剩余气体只能是O2或NO。①若剩余O2，则按
n(NO2)∶n(O2)=4∶1 恰好反应的气体为10 mL，V(NO2)=10 mL×4
5 =8 mL，V(O2)=12 mL－8 mL=4 mL；②若
剩余气体为2 mL NO，则按n(NO2)∶n(O2)=4∶1 恰好反应的气体为12 mL－2 mL×3=6 mL，V(O2)=6 mL×1
5
=1.2 mL，V(NO2)=12 mL－1.2 mL=10.8 mL。
微考点2 废气中氮氧化物的治理
3.(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的
无毒气体。写出NO 被CO 还原的化学方程式： 。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3＋6NO
5N2＋6H2O，写出氨气转化NO2的化学
方程式： ，该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为 。
3
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(3)工业尾气中氮氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：
。
②NO 与NO2按物质的量之比1∶1 被足量NaOH 溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是
。
③NO2、NO 的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2) n(NO)，若不能完全吸
收，你认为可以采取哪种最简单的措施确保有害气体被完全吸收： 。
【答案】(1)2CO＋2NO
N2＋2CO2
(2)8NH3＋6NO2
7N2＋12H2O 4∶3
(3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②NaNO2 ③≥ 补充适量空气
4.亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料，可配制成混凝土防冻剂、钢筋阻锈剂等。利用
石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分
工艺流程如图：
(1)等物质的量的NO 与NO2被Ca(OH)2吸收，反应的化学方程式为 。
(2)吸收时，采用气—液逆流接触吸收(尾气从塔底进入，石灰乳从塔顶喷淋)，其目的是
。
(3)该工艺需控制NO 和NO2的物质的量之比接近1∶1，若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致 ；
若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致 。
(4)生产中需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca( N O2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式
为 。
【答案】(1)NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O
(2)使NO、NO2与石灰乳充分接触，加快吸收速率，提高吸收效率
(3)产品中含有Ca(NO3)2 NO 不能完全吸收，污染空气
(4)3NO2
−＋2H＋===NO3
−＋2NO↑＋H2O
【解题技巧】废气中氮氧化物的脱硝方法
(1)汽车尾气一般用催化转化法，在催化剂等条件下，将氮的氧化物转化为N2。
(2)硝酸工业尾气一般采用碱液吸收法，将氮的氧化物转化为硝酸盐或亚硝酸盐。
4
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考点2 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：4HNO3
2H2O ＋
4NO
2↑
＋
O 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。
①与金属反应
稀硝酸与铜反应的化学方程式：3Cu
＋
8HNO
3( 稀
) ==
=3Cu(NO
3)2＋
2NO
↑
＋
4H
2O；
浓硝酸与铜反应的化学方程式：Cu
＋
4HNO
3( 浓
) ==
=Cu(NO
3)2＋
2NO
2↑
＋
2H
2O。
②与非金属反应
浓硝酸与C 反应的化学方程式：C ＋
4HNO
3( 浓
)
CO2↑
＋
4NO
2↑
＋
2H
2O。
③与还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。
稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：3Fe
2 ＋ ＋
4H
＋ ＋
N O3
−==
=3Fe
3 ＋ ＋
NO
↑
＋
2H
2O。
(3)与有机物反应
①硝化反应(与
反应)：
＋
HNO
3
＋
H 2O。
②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸加热后变黄色。
【小试牛刀】
微考点1 硝酸性质的实验探究
1.(2024·江西模拟)铜与足量浓硝酸反应的装置如图所示，下列说法错误的是( )
5
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A.具支试管A 中会出现红棕色气体，溶液呈绿色
B.装置B 的作用是缓冲气流并收集NO2
C.该反应体现了浓硝酸的强氧化性和酸性
D.烧杯中反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===NO3
−＋NO2
−＋H2O
【答案】B
【解析】具支试管A 中发生反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，NO2为红棕色气体，NO2
溶于Cu(NO3)2溶液使溶液呈绿色，故A 正确；NO2的密度比空气大，装置B 不能收集NO2，故B 错误；生
成Cu(NO3)2体现浓硝酸的酸性，生成NO2体现浓硝酸的强氧化性，故C 正确；烧杯中NO2与氢氧化钠反应
生成NaNO3和NaNO2，反应的离子方程式为2NO2＋2OH－===NO3
−＋NO2
−＋H2O，故D 正确。
2.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )
实验操作
现象
解释或结论
①
向过量的Fe 粉中加入稀
HNO3，充分反应后，滴入
KSCN 溶液
溶液呈
红色
稀HNO3将Fe 氧化为Fe3＋
②
浓HNO3久置或光照
变黄色
HNO3不稳定易分解
③
Al 箔插入稀HNO3中
无现象
Al 箔表面被HNO3氧化，形成致
密的氧化膜
④
用玻璃棒蘸取浓HNO3点到蓝色
石蕊试纸上
试纸先
变红后
褪色
浓HNO3具有酸性和强氧化性
A.①②
B.③④
C.②③④
D.②④
【答案】D
【解析】向过量的Fe 粉中加入稀HNO3生成Fe2＋，加入KSCN 溶液时不变成红色，故①错误；浓HNO3久
置变黄是因为HNO3分解产生的NO2溶于HNO3，故②正确；Al 箔遇浓HNO3钝化，稀HNO3会使Al 箔溶
解，故③错误；浓硝酸具有酸性和强氧化性，可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，故④正确。
微考点2 硝酸与金属反应分析
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 。
6
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(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)当溶解1.92 g Cu 时，若只得到NO2、NO 两种气体共1.12 L(标准状况)，计算反应消耗HNO3的物质
的量(写出计算过程)： 。
(4)等反应停止后，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＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋
2NO↑＋4H2O (3)被还原的n(HNO3)=
1.12 L
22.4 L·mol
−1=0.05 mol；反应生成n[Cu(NO3)2]=
1.92 g
64 g·mol
−1
=0.03 mol，所以反应消耗n(HNO3)=0.03 mol×2＋0.05 mol=0.11 mol (4)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中
的硝酸根离子构成HNO3，又能与过量的铜反应
4.向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉，其氧化产物与所加铁粉的物质的量关
系如图所示：
回答下列问题：
(1)Oa 段发生反应的离子方程式为 。
(2)dc 段表示的是 (填“Fe2＋”或“Fe3＋”)物质的量变化。
(3)x= ，y= 。
(4)反应至c 点，可收集到标准状况下的气体为 L。
【答案】(1)Fe＋NO3
−＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O (2)Fe2＋ (3)0.1 0.2 (4)3.36
【解析】(3)在Oa 段NO3
−完全转化为NO，由离子方程式可得，n(NO)=n(Fe3＋)=0.1 mol，即x=0.1；c 点溶
质为FeSO4，溶液中Fe2＋为0.2 mol，即n(FeSO4)=0.2 mol，根据硫酸根离子守恒得，
n(H2SO4)=n(FeSO4)=0.2 mol，即y=0.2。
(4)Fe＋NO3
−＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
0.1 mol 0.1 mol
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
0.1 mol 0.05 mol
所以V=(0.1 mol＋0.05 mol)×22.4 L·mol－1=3.36 L。
【名师点拨】
金属与硝酸反应计算的思维流程
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【真题挑战】
1.判断正误
(1)硝酸具有腐蚀性和挥发性，使用时应注意防护和通风(2024·河北，3D)( )
(2)王水溶解铂，原因是浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性(2024·湖北，8B)( )
(3)HNO3见光易分解，应保存在棕色试剂瓶中(2024·浙江6 月选考，2D)( )
(4)将铜丝插入浓硝酸中，制备NO(2021·广东，12A)( )
【答案】(1)√ (2)× (3)√ (4)×
2.(2023·山东，2)实验室中使用盐酸、硫酸和硝酸时，对应关系错误的是( )
A.稀盐酸：配制AlCl3溶液
B.稀硫酸：蔗糖和淀粉的水解
C.稀硝酸：清洗附有银镜的试管
D.浓硫酸和浓硝酸的混合溶液：苯的磺化
【答案】D
【解析】实验室配制AlCl3溶液时向其中加入少量的稀盐酸以抑制Al3＋水解，A 不符合题意；蔗糖和淀粉
水解时常采用稀硫酸作催化剂，B 不符合题意；清洗附有银镜的试管用稀硝酸，反应原理为3Ag＋
4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O，C 不符合题意；苯的磺化是苯和浓硫酸共热生成苯磺酸的反应，故
不需要用到浓硫酸和浓硝酸的混合溶液，D 符合题意。
3.(2024·湖南，7)某学生按图示方法进行实验，观察到以下实验现象：
①铜丝表面缓慢放出气泡，锥形瓶内气体呈红棕色；
②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快，气体颜色逐渐变深；
③一段时间后气体颜色逐渐变浅，至几乎无色；
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④锥形瓶中液面下降，长颈漏斗中液面上升，最终铜丝与液面脱离接触，反应停止。
下列说法正确的是( )
A.开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢，原因是铜丝在稀HNO3中表面钝化
B.锥形瓶内出现了红棕色气体，表明铜和稀HNO3反应生成了NO2
C.红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
D.铜丝与液面脱离接触，反应停止，原因是硝酸消耗完全
【答案】C
【解析】金属铜在稀硝酸中不会发生钝化，开始反应速率较慢，可能的原因是铜丝表面有氧化铜，故A 错
误；铜和稀HNO3反应生成的NO 迅速被氧气氧化为红棕色的NO2，NO2浓度逐渐增加，气体颜色逐渐变深，
故B 错误；装置内氧气逐渐被消耗，生成的NO2量逐渐达到最大值，同时装置内的NO2能与H2O 反应：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体颜色变浅，故C 正确；由于该装置为密闭体系，生成的NO 无法排出，
逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗，铜丝与液面脱离，反应停止，故D 错误。
4.[2024·北京，16(1)(4)](1)早期以硝石(含NaNO3)为氮源制备HNO3，反应的化学方程式为：H2SO4(浓)＋
NaNO3===NaHSO4＋HNO3↑。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。
(4)人工固氮是高能耗的过程，结合N2分子结构解释原因： 。
【答案】(1)难挥发性 (4)N2中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的
过程
【限时训练】（限时：60 分钟）
[分值：100 分]
(选择题1~13 题，每小题5 分，共65 分)
1.下列说法正确的是( )
A.氮气的化学性质不如磷活泼，故氮元素的非金属性弱于磷元素
B.磷酸比硝酸稳定，所以磷元素的非金属性比氮元素强
C.“雷雨发庄稼”所包含的化学变化：N2→NO→NO2→HNO3→硝酸盐
D.NO 与O2反应生成NO2，属于氮的固定
【答案】C
【解析】氮和磷同主族，氮原子半径小、得电子能力强，故氮元素的非金属性强于磷元素；氮气的化学性
质很稳定是因为氮气分子中存在氮氮三键，断开该化学键需要较多的能量，与氮元素的非金属性强弱无关，
故A 错误；最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则该元素的非金属性越强，HNO3是强酸而H3PO4是中
强酸，硝酸比磷酸酸性强，所以氮元素的非金属性比磷元素强，不能依据含氧酸的稳定性来比较元素的非
金属性强弱，故B 错误；氮的固定是指游离态的氮转化为化合态，即氮气转化为氮的化合物，故D 错误。
2.自然界中的氮循环部分转化关系如图所示。
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下列说法错误的是( )
A.氮气分子结构稳定，常温很难和其他物质发生反应
B.Ⅰ过程属于氮的固定
C.工业上也是利用图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个转化来生产硝酸
D.图中Ⅱ、Ⅲ为硝化过程，均可通过加入氧化剂实现
【答案】C
【解析】工业上是通过氨的催化氧化生成NO、NO 被氧化为NO2、NO2和水反应三个转化来生产硝酸，故
C 错误；Ⅱ中氮元素从－3 价升高到＋3 价、Ⅲ中氮元素从＋3 价升高到＋5 价，都为硝化过程，均可通过
加入氧化剂实现，故D 正确。
3.(2024·合肥模拟)大气中NO 达到一定浓度时，会对人体造成损害。NO 在大气中转化过程如下所示，下列
说法正确的是( )
NO
NO2
N2O5
HNO3
A.O3在转化过程中表现出强氧化性，与O2互为同位素
B.NOx是大气污染物，在大气中有可能形成硝酸型酸雨或光化学烟雾
C.N2O5是一种酸性氧化物，酸性氧化物都可以和水反应生成相应的酸
D.H2O 是一种直线形分子，电子式为H ·
·O
‥
‥
·
·H
【答案】B
【解析】O3与O2是同种元素组成的不同单质，二者互为同素异形体，A 错误；N2O5是一种酸性氧化物，
但不是所有酸性氧化物都可以和水反应生成相应的酸，如SiO2不和水反应，C 错误；H2O 是一种V 形分子，
D 错误。
4.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对应不准确
的一组是( )
A.硝酸能与FeO 反应——酸性和氧化性
B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C.要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——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
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【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硝酸的强氧化性把酚酞氧化
而褪色，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。
5.下列关于氮及其化合物的探究，结论和解释正确的是( )
选项
操作和现象
结论和解释
A
铜丝溶解于稀HNO3，生成无色气体
金属能与强酸反应置换出氢气
B
NH3能使热的氧化铜产生红色物质
NH3有还原性
C
N2与H2混合加热不反应
N 的非金属性弱
D
NO2被NaOH 溶液吸收
NO2是酸性氧化物
【答案】B
【解析】铜丝溶解于稀HNO3，生成硝酸铜、NO 和水，无色气体为NO，不会生成氢气，故A 错误；NH3
能使热的氧化铜产生红色物质，原理是3CuO＋2NH3
N2＋3Cu＋3H2O，说明氨气具有还原性，故B 正
确；N2与H2混合，在催化剂、高温、高压的条件下反应生成氨气，没有催化剂时加热反应速率慢，生成
物的含量少，但不能说明N 的非金属性弱，故C 错误；NO2被NaOH 溶液吸收，生成硝酸钠、亚硝酸钠和
水，发生歧化反应，体现NO2的氧化性和还原性，故D 错误。
6.汽车尾气中的氮氧化合物(NOx)与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。
NOx
N2O5
HNO3
烟(一种雾霾)
下列有关该雾霾的叙述错误的是( )
A.该雾霾中含硝酸铵固体
B.反应②是非氧化还原反应
C.NH3是形成该雾霾的催化剂
D.NH3可能来自过度施用氮肥
【答案】C
【解析】硝酸与氨气反应生成硝酸铵固体，故A 正确；反应②是五氧化二氮与水反应生成硝酸，反应中元
素没有化合价变化，属于非氧化还原反应，故B 正确；硝酸与氨气反应生成硝酸铵固体，氨气是反应物，
不是催化剂，故C 错误；铵盐不稳定，易分解产生氨气，则NH3可能来自过度施用氮肥，故D 正确。
7.实验室通过反应：2NO＋Na2O2===2NaNO2制备NaNO2。下列实验装置不能达到实验目的的是( )
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A.用装置甲制备NO
B.用装置乙干燥NO
C.用装置丙制备NaNO2
D.用装置丁处理尾气
【答案】D
【解析】甲中利用稀硝酸和碳酸钙反应生成的二氧化碳先排尽装置中的空气，然后用Cu 与稀硝酸反应制
备NO，故A 正确；装置乙中碱石灰可干燥NO，故B 正确；丙中发生反应：2NO＋Na2O2===2NaNO2，故
C 正确；丁中吸收尾气的导气管需插入液面以下，而且NO 与氧气反应的用量不好控制，多余的NO 可能
会从支管口逸出，不能达到尾气处理的目的，故D 错误。
8.公元八世纪，阿拉伯炼金术士贾比尔·伊本·哈扬在干馏硝石的时候发现并制得了硝酸，这是人类关于硝
酸最早的记录，反应的化学方程式为4KNO3
2K2O＋4NO↑＋3O2↑。下列关于硝酸的叙述正确的是(
)
A.常温下，浓硝酸与铁反应生成红棕色气体NO2
B.上述反应方程式中生成3 mol O2，转移12 mol 电子
C.浓硝酸与木炭反应表现出酸性和强氧化性
D.实验室可用NaNO3与浓硫酸反应制备少量HNO3，利用的是浓硫酸的氧化性
【答案】B
【解析】常温下，铁遇浓硝酸发生钝化，不能反应生成NO2，A 错误；反应中氮元素由＋5 价降低为＋2 价，
氧元素由－2 价升高为0 价，反应方程式中生成3 mol O2，转移12 mol 电子，B 正确；浓硝酸与木炭反应
生成NO2、CO2和水，浓硝酸只表现出强氧化性，C 错误；实验室用NaNO3与浓硫酸反应制备少量
HNO3，利用的是浓硫酸的难挥发性，D 错误。
9.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( )
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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中木炭与浓硝酸发生了反应
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CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
【答案】D
【解析】①中浓HNO3受热分解，发生反应：4HNO3(浓)
4NO2↑＋O2↑＋2H2O，产生的气体为混合气
体，故A 正确；由①可知，浓硝酸受热分解可生成红棕色气体NO2，所以“产生红棕色气体”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，浓硝酸分解产生红棕色NO2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，N 元素化合价降低，所以生成的NO2为还原产物，故C 正
确；红热的木炭可与空气中的O2反应生成CO2，故D 错误。
10.(2025·南昌模拟)明代《徐光启手迹》记载了制备王水的方法，其主要流程如图所示(水蒸气等部分产物
已省略)，下列说法正确的是( )
A.X 不能使酸性KMnO4溶液褪色
B.操作1 的名称为蒸馏
C.流程中涉及的均为非氧化还原反应
D.步骤ⅱ能在铁制容器中进行
【答案】B
【解析】由题意，Fe 元素化合价升高，故部分硫元素化合价降低，X 的化学式应为SO2，SO2具有还原性，
能使酸性KMnO4溶液褪色，故A 错误；操作1 后得到硝酸，该过程中制取硝酸是利用了硝酸易挥发的性
质，则操作1 的名称为蒸馏，故B 正确；步骤ⅰ中煅烧绿矾生成SO2过程中，S、Fe 的化合价发生变化，
属于氧化还原反应，故C 错误；王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比1∶3 的混合物，会腐蚀铁制容器，则步
骤ⅱ不能在铁制容器中进行，故D 错误。
11.一定温度下，探究铜与稀HNO3反应过程如图。
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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＋2NO3
−＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B.步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C.由实验可知，NO2对该反应具有催化作用
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(HNO3)增大，错误；C 项，由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快，说明NO2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。
12.某同学做“FeSO4被HNO3氧化”的实验，发现溶液变为深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO 与Fe2＋
或Fe3＋反应，使溶液变为深棕色，设计如图装置探究。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N2
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NO2也可与Fe2＋反应
D.该实验的缺陷是缺少尾气处理装置
【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NO2，NO2通入水中与水反应生成NO，NO 进入丙和丁后，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NO2是否与Fe2＋反应，故C 错误；实验中未反应的NO2和NO 会污染空气，需
要尾气处理装置，故D 正确。
13.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g
Cu。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO 气
体)。下列分析错误的是( )
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A.原混合酸中NO3
−的物质的量为0.1 mol
B.OA 段产生的是NO，AB 段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC 段产生的是氢气
C.第二份溶液中的最终溶质是FeSO4
D.稀硫酸浓度为2.5 mol·L－1
【答案】A
【解析】铁粉既能与硝酸反应，也能与硫酸反应，从题图看出OA 段产生的是NO，发生的反应为Fe＋4H＋
＋NO3
−===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB 段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC 段产生的是氢气，反应为Fe＋2H
＋===Fe2＋＋H2↑，可知OA 段NO3
−完全反应，第二份溶液中n(NO3
−)=n(Fe)=
5.6 g
56 g·mol
−1=0.1 mol，溶液中
最终溶质为FeSO4，此时反应的铁的质量是14.0 g(即0.25 mol)，故原混合酸中H2SO4浓度为0.25mol
0.1 L =2.5
mol·L－1，NO3
−物质的量为0.2 mol。
14.(15 分)科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中氨有关，转化关系如图所示：
(1)从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有 (写化学式)。
(2)写出SO2转化为SO3的化学方程式： 。
(3)工业上合成氨的化学方程式为 。
(4)实验室长期保存浓硝酸需使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处，其原因为 (用化学方程式表示)。
(5)氨与一氧化氮在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)SO2、SO3、N2O5 (2)2SO2＋O2
2SO3 (3)N2＋3H2
2NH3 (4)4HNO3
4NO2↑＋O2↑＋2H2O (5)6NO＋4NH3
5N2＋6H2O
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【解析】(1)酸性氧化物是能与碱反应得到盐和水的氧化物，符合要求的有SO2、SO3和N2O5。(5)氨气中的
氮为－3 价，一氧化氮中的氮为＋2 价，因此二者可以在一定条件下发生归中反应得到氮气：6NO＋4NH3
5N2＋6H2O。
15.(20 分)(2024·四川绵阳期中)硝酸铜是一种重要的化工原料，可由工业含铜废料制备，含铜废料的主要成
分为Cu、CuS、CuSO4等，制备流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“焙烧”时，CuS 与空气中的O2反应生成CuO 和SO2，该反应的化学方程式为
，提高“焙烧”效率的方法为 (任写一种)。
(2)“过滤”所得滤液中溶质的主要成分为 。
(3)①“淘洗”时所用溶液A 可以是 (填字母)。
a.稀硝酸
b.浓硝酸
c.稀硫酸
d.浓硫酸
②如何证明“淘洗”已完全： 。
(4)“反应”阶段所用的试剂是20%的HNO3溶液和10%的H2O2溶液，反应过程中无红棕色气体生成。
①理论上反应所消耗的H2O2和HNO3的物质的量之比为 。
②若不加10%H2O2溶液，只用20%HNO3溶液，随着反应的进行，温度上升并出现大量红棕色气体，反应
的离子方程式为 。
(5)某工厂用m1 kg 上述工业含铜废料(含铜元素80%)制备Cu(NO3)2·3H2O，最终得到产品m2 kg，产率为
(分数化为最简)。
【答案】(1)2CuS＋3O2
2CuO＋2SO2 将含铜废料充分粉碎(或通适当过量的空气等)
(2)FeSO4
(3)①c ②取最后一次淘洗滤液，先滴加适量双氧水(或氯水)，然后滴几滴硫氰化钾溶液，若溶液不变红
色，则已淘洗完全(或取最后一次淘洗滤液，加入适量铁氰化钾溶液，若不产生蓝色沉淀，则已淘洗完全)
(4)①1∶2 ②Cu＋4H＋＋2NO3
−===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O (5) 40m2
121m1
×100%
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【解析】(1)“焙烧”时，CuS 与空气中的O2反应生成CuO 和SO2：2CuS＋3O2
2CuO＋2SO2，提高
“焙烧”效率的方法有将含铜废料充分粉碎或通适当过量的空气等。(2)Fe 加入到硫酸铜溶液中置换得到硫
酸亚铁溶液和Cu，故滤液中溶质的主要成分为FeSO4。(3)①为减少Cu 的损失，淘洗Cu 用稀硫酸。
(4)①“反应”为20%的HNO3溶液和10%的H2O2溶液溶解Cu，反应过程中无红棕色气体生成，反应的化
学方程式为Cu＋H2O2＋2HNO3===Cu(NO3)2＋2H2O，该反应所消耗的H2O2和HNO3的物质的量之比为
1∶2。②若不加10%H2O2溶液，只用20%HNO3溶液，随着反应的进行，温度上升并出现大量红棕色气体
NO2，反应的离子方程式为Cu＋4H＋＋2NO3
−===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O。(5)m1 kg 含铜废料中铜元素质量为
0.8m1 kg，根据铜元素守恒可得关系式：
Cu~Cu(NO3)2·3H2O
64 242
0.8m1 kg x
理论上可制备Cu(NO3)2·3H2O 的质量为121m1
40
kg，产率为40m2
121m1
×100%。
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