資源簡介

(共81張PPT)
第22講
氮及其氧化物　硝酸
1.了解氮及其氧化物的主要性質及應用；了解氮氧化物對環境的影響。
2.掌握硝酸的性質及應用。
復
習
目
標
內
容
索
引
考點一　　氮及其氧化物
考點二　　硝酸
練真題　　明考向
課時精練
氮及其氧化物
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考點一
1.氮的固定
游離
人工
化合
2.氮氣
(1)物理性質：___色___味的氣體，密度比空氣略小，___溶于水。
(2)化學性質
無
無
難
(3)下列氮氣的用途敘述中，分別應用了氮氣的什么性質？
①文物館將貴重文物保存在氮氣中___________。
②氮氣是合成氨工業的重要原料___________。
③雷電是自然界重要的固氮方式___________。
④醫療上，液氮是常見的冷凍劑_______________________________________。
N2的穩定性
N2的氧化性
N2的還原性
N2的沸點低，液氮易汽化，且汽化吸收熱量
3.氮的氧化物
(1)氮有多種價態的氧化物，氮元素從＋1→＋5價都有對應的氧化物，如N2O、____、N2O3、NO2(或_____)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、_____。
NO
N2O4
N2O5
(2)NO和NO2的比較
性質 NO NO2
色、味、態 無色的氣體 ___________________________
水溶性 ___溶于水 ___溶于水
毒性 有毒，大氣污染物之一 有毒，大氣污染物之一
與水反應 不反應 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
與氧氣反應 _________________ 不反應
紅棕色、有刺激性氣味的氣體
不
易
2NO＋O2===2NO2
思考　已知液溴極易汽化成紅棕色的溴蒸氣，你能設計哪些簡單的實驗鑒別二氧化氮和溴蒸氣。
提示　方案一　將氣體分別溶于盛有少量有機溶劑(如苯、四氯化碳)的試管中，溶液變橙紅色的是溴蒸氣，無變化的是NO2。
方案二　將氣體分別通入盛有少量水的試管中，溶液變黃的是溴蒸氣，無明顯現象的是NO2。
方案三　將氣體分別通入盛有少量硝酸銀溶液的試管中，產生淡黃色沉淀的是溴蒸氣，無明顯現象的是NO2。
4.氮氧化物對環境的影響
光化學
煙霧
1.固氮反應一定屬于氧化還原反應(　　)
2.N2與O2在放電條件下直接化合成NO2(　　)
3.可用NO2與水反應制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　)
4.NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現象(　　)
5.高溫、高壓、催化劑條件下氮氣與氫氣反應時，氮氣作還原劑(　　)
6.NO2溶于水時，NO2是氧化劑，水是還原劑(　　)
7.NO易溶于水，所以只能用排空氣法收集(　　)
8.將NH3在一定條件下轉化為尿素屬于氮的固定(　　)
×
×
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√
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一、氮在自然界中循環圖的理解
1.自然界中氮的循環如圖所示。
下列說法不正確的是
A.工業合成氨屬于人工固氮
B.雷電作用下N2與O2發生了化學反應
C.在氮的循環中不涉及氧化還原反應
D.含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉化
√
工業合成氨是氮氣和氫氣在高溫、高
壓和催化劑條件下生成氨氣，屬于人
工固氮，故A正確；
雷電作用下N2與O2發生反應生成NO，
故B正確；
在氮的循環中，工業合成氨、雷電作
用過程中N元素化合價均改變，涉及
氧化還原反應，故C錯誤；
含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉化，如氨氣可合成尿素，故D正確。
2.(2023·濟南高三模擬)下列關于自然界中氮循環
(如圖)的說法錯誤的是
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 ，消耗2 mol O2
D.③和⑤過程中氮元素分別被還原和氧化
√
反應①將N2轉化為NO，屬于氮的固定，反應②屬于植物固氮，A正確；
由圖示知，氮循環過程中涉及氫、氧元素，B正確；
二、氮氧化物溶于水問題分析
3.NO、NO2產生酸雨的過程可表示為
(1)寫出該循環中兩步反應的化學方程式：
①_________________；
②_________________________。
(2)分別寫出NO或NO2與O2、H2O恰好反應完全轉化為HNO3的總化學方程式：__________________________，__________________________。
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
(3)將盛有12 mL NO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水
槽中，充分反應后，還剩余2 mL無色氣體。
①若剩余的氣體是____，則NO2、O2的體積分別是___________。
O2
8 mL、4 mL
依據NO2與H2O的反應可知，剩余氣體只能是O2或NO。
若剩余O2，則按n(NO2)∶n(O2)＝4∶1恰好反應的氣體為10 mL，V(NO2)＝10 mL
× ＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL；
②若剩余的氣體是____，則NO2、O2的體積分別是________________。
NO
10.8 mL、1.2 mL
若剩余氣體為 2 mL NO，則按n(NO2)∶n(O2)＝4∶1恰好反應的氣體為12 mL－2 mL
×3＝6 mL，V(O2)＝6 mL× ＝1.2 mL，V(NO2)＝12 mL－1.2 mL＝10.8 mL。
三、廢氣中氮氧化物的治理
4.(1)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉化法處理，使它們相互反應生成參與大氣循環的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式：_________________
__________。
(2)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。如4NH3＋6NO 5N2＋6H2O，寫出氨氣
轉化NO2的化學方程式：____________________________，該反應中氧化產物與還
原產物的質量之比為_____。
N2＋2CO2
4∶3
(3)工業尾氣中氮氧化物常采用堿液吸收法處理。
①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質的量之比為1∶1，寫出該反應的化學方程式：_____________________________________。
②NO與NO2按物質的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是_______。
③NO2、NO的混合氣體能被足量的燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)____n(NO)，若不能完全吸收，你認為可以采取哪種最簡單的措施確保有害氣體被完全吸收：______________。
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NaNO2
≥
補充適量空氣
5.亞硝酸鈣[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加劑的主要原料，可配制成混凝土防凍劑、鋼筋阻銹劑等。利用石灰乳和硝酸工業的尾氣(含NO、NO2)反應，既能凈化尾氣，又能獲得應用廣泛的Ca(NO2)2，其部分工藝流程如圖：
(1)等物質的量的NO與NO2被Ca(OH)2
吸收，反應的化學方程式為_________
___________________________。
(2)吸收時，采用氣—液逆流接觸吸收(尾氣從塔底進入，石灰乳從塔頂噴淋)，其目的是_________________________________________________________。
NO＋NO2
＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O
使NO、NO2與石灰乳充分接觸，加快吸收速率，提高吸收效率
(3)該工藝需控制NO和NO2的物質的
量之比接近1∶1，若n(NO)∶n(NO2)
<1∶1，則會導致__________________；
若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，則會導致__________________________。
(4)生產中需保持弱堿性，在酸性溶液中Ca(NO2)2會發生分解，產物之一是NO，其反應的離子方程式為_________________________________。
產品中含有Ca(NO3)2
NO不能完全吸收，污染空氣
廢氣中氮氧化物的脫硝方法
(1)汽車尾氣一般用催化轉化法，在催化劑等條件下，將氮的氧化物轉化為N2。
(2)硝酸工業尾氣一般采用堿液吸收法，將氮的氧化物轉化為化工原料或產品。
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硝酸
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考點二
1.物理性質
硝酸是___色、___揮發、_________氣味的液體。
2.化學性質
無
易
有刺激性
(1)不穩定性
反應：_______________________________。
(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。
①與金屬反應
稀硝酸與銅反應的化學方程式：__________________________________________；
濃硝酸與銅反應的化學方程式：__________________________________________。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②與非金屬反應
濃硝酸與C反應的化學方程式：________________________________________。
③與還原性化合物反應
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。
稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：______________________________________。
(3)與有機物反應
①硝化反應(與 反應)：
_______________________________。
②顯色反應：含有苯環的蛋白質遇到濃硝酸加熱后變___色。
＋HNO3 ＋H2O
黃
1.常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學變化(　　)
2.可用稀HNO3與FeS固體反應制取H2S(　　)
3.銅、碳分別與濃HNO3反應，都體現了濃硝酸的強氧化性和酸性(　　)
4.在酸性條件下， 等離子均不能大量共存(　　)
5.Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中(　　)
6.試管內壁上的銀鏡可用稀HNO3除去，也可用氨水除去(　　)
7.濃HNO3和氯水均用棕色試劑瓶保存，其原理相同(　　)
8.濃HNO3濺到皮膚上，皮膚會變黃(　　)
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一、硝酸性質的實驗探究
1.下列有關實驗操作、現象和解釋或結論都正確的是
實驗操作 現象 解釋或結論
① 過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應后，滴入KSCN溶液 溶液呈紅色 稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋
② 濃HNO3久置或光照 變黃色 HNO3不穩定易分解
③ Al箔插入稀HNO3中 無現象 Al箔表面被HNO3氧化，
形成致密的氧化膜
④ 用玻璃棒蘸取濃HNO3點到藍色石蕊試紙上 試紙先變紅后褪色 濃HNO3具有酸性和強氧
化性
實驗操作 現象 解釋或結論
① 過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應后，滴入KSCN溶液 溶液呈紅色 稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋
② 濃HNO3久置或光照 變黃色 HNO3不穩定易分解
③ Al箔插入稀HNO3中 無現象 Al箔表面被HNO3氧化，
形成致密的氧化膜
④ 用玻璃棒蘸取濃HNO3點到藍色石蕊試紙上 試紙先變紅后褪色 濃HNO3具有酸性和強氧
化性
A.①② B.③④ C.②③④ D.②④
√
過量的Fe粉加入稀HNO3生成Fe2＋，加入KSCN溶液時顏色不變，故①錯誤；
濃HNO3久置變黃是因為HNO3分解產生的NO2溶于HNO3，故②正確；
Al箔遇濃HNO3鈍化，稀HNO3會使Al箔溶解，故③錯誤；
濃硝酸具有酸性和強氧化性，可使藍色石蕊試紙先變紅后褪色，故④正確。
2.下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論不正確的是

① ② ③
A.由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體
B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸產生了反應
C.由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
√
①中濃HNO3受熱分解，發生反應4HNO3(濃) 4NO2↑＋O2↑＋2H2O，產生的氣體為混合氣體，故A正確；
由①可知，濃硝酸受熱分解可生成紅棕色氣體NO2，所以“產生紅棕色氣體”不能說明②中木炭能與濃硝酸發生反應，故B正確；
根據①和②，濃硝酸分解產生紅棕色NO2時需要加熱，所以濃硝酸具有揮發性才可與上方紅熱木炭接觸，同時，N元素化合價降低，所以生成的NO2為還原產物，故C正確；
紅熱的木炭可與空氣中的O2反應生成CO2，故D錯誤。
二、硝酸與金屬反應問題分析
3.向一定量的濃硝酸中加入過量的銅片。
(1)反應開始階段產生_____色氣體，化學方程式為______________________________
_______________。
(2)反應進行一段時間后又產生無色氣體，此時的化學方程式為___________________
____________________________。
紅棕
Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋
2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)
===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)當溶解1.92 g Cu時，若只得到NO2、NO兩種氣體共1.12 L(標準狀況)，計算反應消
耗HNO3的物質的量(寫出計算過程)：_________________________________________
_________________________________________________________________________
____________________。
(4)等反應停止后，再加入少量的稀硫酸，這時Cu片上又有氣泡產生，原因是_________________________________________________________________________。
被還原的n(HNO3)＝ ＝0.05 mol；
反應生成n[Cu(NO3)2]＝ ＝0.03 mol，所以反應消耗n(HNO3)＝0.03 mol×2
＋0.05 mol＝0.11 mol
加入稀硫酸后，氫離子與原溶液中的硝酸根離子構成HNO3，又能與過量的銅反應
4.(2023·天津高三期末)向含x mol HNO3和y mol H2SO4
的混合稀溶液中緩慢加入鐵粉，其氧化產物與所加鐵
粉的物質的量關系如圖所示：
回答下列問題：
(1)Oa段發生反應的離子方程式為____________________________________。
(2)dc段表示的是_____(填“Fe2＋”或“Fe3＋”)物質的量變化。
Fe2＋
(3)x＝____，y＝____。
0.1
0.2
在Oa段 完全轉化為NO，由離子方程式可得，n(NO)＝n(Fe3＋)＝0.1 mol，即x＝0.1；c點溶質為FeSO4，溶液中Fe2＋為0.2 mol，即n(FeSO4)＝0.2 mol，根據硫酸根離子守恒得，n(H2SO4)＝n(FeSO4)＝0.2 mol，即y＝0.2。
(4)反應至c點，可收集到標準狀況下的氣體為_____L。
3.36
Fe＋ ＋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。
金屬與硝酸反應計算的思維流程
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練真題 明考向
1.正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)濃HNO3和稀HNO3與Cu反應的還原產物分別為NO2和NO，故稀HNO3氧化性更強
(2021·河北，10D)(　　)
(2)向濃HNO3中插入紅熱的炭，產生紅棕色氣體，證明炭可與濃HNO3反應生成NO2(2021·山東，5C)(　　)
(3)將銅絲插入濃硝酸中，制備NO(2021·廣東，12A)(　　)
(4)1 mol SO3與1 mol NO2分別通入1 L水中可產生相同濃度的H2SO4和HNO3(2022·重慶，3C)(　　)
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2.(2023·山東，2)實驗室中使用鹽酸、硫酸和硝酸時，對應關系錯誤的是
A.稀鹽酸：配制AlCl3溶液
B.稀硫酸：蔗糖和淀粉的水解
C.稀硝酸：清洗附有銀鏡的試管
D.濃硫酸和濃硝酸的混合溶液：苯的磺化
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實驗室配制AlCl3溶液時向其中加入少量的稀鹽酸以抑制Al3＋水解，A不符合題意；
蔗糖和淀粉水解時常采用稀硫酸作催化劑，B不符合題意；
清洗附有銀鏡的試管用稀硝酸，反應原理為3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O，C不符合題意；
苯的磺化是苯和濃硫酸共熱生成苯磺酸的反應，故不需要用到濃硫酸和濃硝酸的混合溶液，D符合題意。
3.(2022·江蘇，8)氮及其化合物的轉化具有重要應用。下列說法不正確的是
A.自然固氮、人工固氮都是將N2轉化為NH3
B.侯氏制堿法以H2O、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4Cl
C.工業上通過NH3催化氧化等反應過程生產HNO3
D.多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環”
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自然固氮是將N2轉化為含氮化合物，不一定是轉化為NH3，比如大氣固氮是將N2轉化為NO，A錯誤；
侯氏制堿法發生反應的化學方程式為H2O＋NH3＋CO2＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，B正確；
氮元素在自然界中既有游離態又有化合態，多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環”，D正確。
4.[2019·江蘇，16(2)②]NO和NO2的尾氣處理。可用NaOH溶液吸收，主要反應：
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吸收后的溶液經濃縮、結晶、過濾，得到NaNO2晶體，該晶體的主要雜質是_______(填化學式，下同)；吸收后排放的尾氣含量較高的氮氧化物是____。
NaNO3
NO
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課時精練
1.二十四節氣是中國歷法的獨特創造。四月農諺：“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是節氣谷雨。下列元素在自然界中的轉化與“雷雨肥田”有關的是
A.K B.N C.P D.C
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2.據研究，NO廣泛分布于生物體內各組織中，可將積存在血管壁上的脂肪、膽固醇帶走，被稱為“血管清道夫”。下列說法中錯誤的是
A.NO極易與氧氣反應生成一種紅棕色氣體
B.實驗室中，可利用銅與稀硝酸的反應制取NO
C.人體吸入大量NO氣體，可以預防心血管疾病
D.雷雨天氣，氮氣和氧氣能生成NO
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3.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
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
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D項中“滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的強氧化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸與氫氧化鈉發生中和反應，究竟是哪個原因，還需要實驗驗證，D項不準確。
4.(2023·海口高三聯考)下列關于氮及其化合物的探究，結論和解釋正確的是
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操作和現象 結論和解釋
A 銅絲溶解于稀HNO3，生成無色氣體 金屬能與強酸反應置換出氫氣
B NH3能使熱的氧化銅產生紅色物質 NH3有還原性
C N2與H2混合加熱不反應 N的非金屬性弱
D NO2被NaOH溶液吸收 NO2是酸性氧化物
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銅絲溶解于稀HNO3，生成硝酸銅、NO和水，無色氣體為NO，不會生成氫氣，故A錯誤；
NH3能使熱的氧化銅產生紅色物質，原理是3CuO＋2NH3 N2＋3Cu ＋3H2O，說明氨氣具有還原性，故B正確；
N2與H2混合，在催化劑、高溫、高壓的條件下反應生成氨氣，沒有催化劑時加熱反應速率慢，生成物的含量少，但不能說明N的非金屬性弱，故C錯誤；
NO2被NaOH溶液吸收，生成硝酸鈉、亞硝酸鈉和水，發生歧化反應，體現NO2的氧化性和還原性，沒有體現酸性，故D錯誤。
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5.某集氣瓶內裝有紅棕色氣體，加入足量蒸餾水后蓋上玻璃片振蕩，得橙黃色溶液，氣體顏色消失；再打開玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，則該氣體可能是
A.N2、NO2、Br2(g) B.NO2、NO、N2
C.NO2、NO、O2 D.N2、O2、Br2(g)
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溴蒸氣和二氧化氮氣體均呈紅棕色，所以至少含有溴蒸氣和二氧化氮氣體中的一種；溴水為橙黃色，所以含有溴蒸氣；再打開玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，說明有一氧化氮存在，二氧化氮在水溶液中發生氧化還原反應生成硝酸和一氧化氮無色氣體，再打開玻璃片后，一氧化氮遇到氧氣迅速變為二氧化氮，所以至少還存在二氧化氮或NO氣體中的一種。
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6.(2022·北京，12)某MOFs的多孔材料剛好可將N2O4“固定”，高能選擇性吸附NO2。廢氣中的NO2被吸附后，經處理能全部轉化為HNO3。原理示意圖如下。
已知：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH＜0
下列說法不正確的是
A.溫度升高時不利于NO2吸附
B.多孔材料“固定”N2O4，促進
2NO2(g) N2O4(g)平衡正向移動
C.制備HNO3的原理為：2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3
D.每制備0.4 mol HNO3，轉移電子數約為6.02×1022
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二氧化氮轉化為四氧化二氮的反
應為放熱反應，升高溫度，平衡
向逆反應方向移動，不利于NO2
的吸附，故A正確；
四氧化二氮被固定后，四氧化二氮的濃度減小，二氧化氮轉化為四氧化二氮的平衡向正反應方向移動，故B正確；
由題意可知，被固定后的四氧化二氮與氧氣和水反應生成硝酸，反應的化學方程式為2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3，故C正確；
四氧化二氮轉化為硝酸時，生成1 mol硝酸，反應轉移1 mol電子，則每制備0.4 mol硝酸，轉移電子數約為0.4NA，即2.408×1023，故D錯誤。
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8.下列裝置或操作不能達到相應實驗目的的是
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A B C D

生成NO2 收集NO2 吸收NO2尾氣 使NO2充分轉化為HNO3
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濃硝酸和銅反應生成硝酸銅、水和NO2，A正確；
NO2的密度比空氣大，應用向上排空氣法收集，即導氣管應長進短出，B錯誤；NO2可以和NaOH溶液反應得到可溶性鹽，所以可以用NaOH溶液處理尾氣，C正確；
試管中發生反應：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可以使NO2充分轉化為HNO3，D正確。
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9.(2023·湖北宜昌模擬)由N2制備HNO3的工藝流程如圖所示(反應條件及部分反應物已略去)，下列說法正確的是
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由轉化關系可知，①中氮元素化合價降低被還原，發生還原反應，A錯誤；
②中氮元素化合價升高被氧化，需要加入氧化劑才能實現，B錯誤；
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常溫下，Al在濃硝酸中發生鈍化，D錯誤。
10.一定溫度下，探究銅與稀HNO3反應過程如下：
下列說法不正確的是
A.過程Ⅰ中生成無色氣體的離子方程式
是3Cu＋ ＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑
＋4H2O
B.步驟Ⅲ反應速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C.由實驗可知，NO2對該反應具有催化作用
D.當活塞不再移動時，再抽入空氣，銅可以繼續溶解
√
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B項，步驟Ⅲ中硝酸的濃度沒有Ⅰ中
大，因為部分硝酸轉化成了一氧化氮，
因此反應速率比Ⅰ快的原因不可能是
c(HNO3)增大，錯誤；
C項，由實驗可知，步驟Ⅲ反應速率比Ⅰ快，說明NO2對該反應具有催化作用，正確；
D項，當活塞不再移動時，再抽入空氣，一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，能夠與銅繼續反應，正確。
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11.某同學做“FeSO4被HNO3氧化”的實驗，發現溶液變為深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO與Fe2＋或Fe3＋反應，使溶液變為深棕色，設計下列裝置探究。下列說法錯誤的是
A.先檢查裝置氣密性，加入藥品后，關閉c，
打開a和b，再通入一段時間N2
B.關閉a、c，打開b及分液漏斗活塞，反應
后丙中溶液變為深棕色，丁中溶液無明顯變化，證明NO與Fe2＋反應
C.甲中反應一段時間后，更新丙、丁中試劑，關閉a和b，打開c，反應后丙中溶液變
為深棕色，丁中溶液無明顯變化，證明NO2也可與Fe2＋反應
D.該實驗的缺陷是缺少尾氣處理裝置
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先檢查裝置氣密性，加入藥品后，為
防止裝置中的氧氣影響實驗結果，需
關閉c，打開a和b，通入一段時間氮氣，
將裝置內的空氣排盡，故A正確；
關閉a、c，打開b及分液漏斗活塞，濃硝酸與Cu反應生成NO2，NO2通入水中與水反應生成NO，NO進入丙和丁后，丙中含亞鐵離子的溶液變為深棕色，而丁中無明顯變化，說明NO與Fe2＋反應，故B正確；
甲中反應一段時間后濃硝酸變稀，生成的氣體中有NO，所以該操作無法證明NO2是否與Fe2＋反應，故C錯誤；
實驗中未反應的NO2和NO會污染空氣，需要尾氣處理裝置，故D正確。
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12.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解9.6 g Cu。向另一份中逐漸加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析錯誤的是
A.原混合酸中 的物質的量為0.1 mol
B.OA段產生的是NO，AB段的反應為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，
BC段產生的是氫氣
C.第二份溶液中的最終溶質是FeSO4
D.稀硫酸濃度為2.5 mol·L－1
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13.科學家研究發現含氮化合物和含硫化合物在形成霧霾時與大氣中氨有關，轉化關系如圖所示：
回答下列問題：
(1)從物質分類的角度看，圖中的物質屬于酸性氧化物的有__________________
(寫化學式)。
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SO2、SO3、N2O5
酸性氧化物是能與堿反應得到鹽和水的氧化物，符合要求的有SO2、SO3和N2O5。
(2)寫出SO2轉化為SO3的化學方程式：______________________。
(3)工業上合成氨的化學方程式為________________________。
(4)實驗室長期保存濃硝酸需使用棕色試劑瓶，并放置在陰涼處，其原因為
________________________________(用化學方程式表示)。
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2SO2＋O2 2SO3
N2＋3H2 2NH3
(5)氨與一氧化氮(NO)在一定條件下反應可生成對空氣無污染的物質，該反應的化學
方程式為______________________________。
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14.某學習小組為探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO，由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。
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可選藥品：濃硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳。
已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與NO2反應：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
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請回答下列問題：
(1)實驗應避免有害氣體排放到空氣中。裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是_______________
_________________________。
3 mol·L－1稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液
根據裝置特點和實驗目的，裝置⑤收集NO，裝置④盛放濃硝酸，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因為要驗證稀HNO3不能氧化NO，所以裝置③中應該盛放3 mol·
L－1稀硝酸。
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(2)實驗的具體操作：先檢查裝置的氣密性，再加入藥品，然后_________________________
_________________________________________________________，最后滴加濃硝酸。
打開彈簧夾，通入一段時間CO2，關閉彈簧夾，將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內
由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾，所以滴加濃HNO3之前需要通入一段時間的CO2趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內防止反應產生的NO氣體逸出。
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(3)裝置①中發生反應的化學方程式是________________________________________。
Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(4)裝置②的作用是________________，發生反應的化學方程式是________________________。
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
將NO2轉化為NO
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(5)該小組得出的結論所依據的實驗現象是_____________________________________________________________________。
裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變為紅棕色
NO通過稀HNO3后，若無紅棕色NO2產生，說明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3的裝置③液面上方沒有顏色變化即可說明。裝置④中盛放的是濃HNO3，若濃HNO3能氧化NO，則裝置④的液面上方會產生紅棕色氣體。
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(6)實驗結束后，同學們發現裝置①中溶液呈綠
色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸
銅的質量分數較高所致，而乙同學認為是該溶
液中溶解了生成的氣體。同學們分別設計了以
下4個實驗方案來判斷兩種看法是否正確。這
些方案中可行的是____(填字母)。
a.加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
b.加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化
c.向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化
d.向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色變化
acd
要證明是Cu(NO3)2濃度過高或是溶解了NO2導致裝置①中溶液呈綠色，可設計將溶解的NO2趕走(a、c方案)，再觀察顏色變化，也可在飽和Cu(NO3)2溶液中通入NO2，觀察比較反應后的顏色變化(d方案)，確定是不是因為溶有NO2引起的。
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返回1．二十四節氣是中國歷法的獨特創造。四月農諺：“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是節氣谷雨。下列元素在自然界中的轉化與“雷雨肥田”有關的是(　　)
A．K B．N C．P D．C
2．據研究，NO廣泛分布于生物體內各組織中，可將積存在血管壁上的脂肪、膽固醇帶走，被稱為“血管清道夫”。下列說法中錯誤的是(　　)
A．NO極易與氧氣反應生成一種紅棕色氣體
B．實驗室中，可利用銅與稀硝酸的反應制取NO
C．人體吸入大量NO氣體，可以預防心血管疾病
D．雷雨天氣，氮氣和氧氣能生成NO
3．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(　　)
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
4．(2023·海口高三聯考)下列關于氮及其化合物的探究，結論和解釋正確的是(　　)
操作和現象 結論和解釋
A 銅絲溶解于稀HNO3，生成無色氣體 金屬能與強酸反應置換出氫氣
B NH3能使熱的氧化銅產生紅色物質 NH3有還原性
C N2與H2混合加熱不反應 N的非金屬性弱
D NO2被NaOH溶液吸收 NO2是酸性氧化物
5.某集氣瓶內裝有紅棕色氣體，加入足量蒸餾水后蓋上玻璃片振蕩，得橙黃色溶液，氣體顏色消失；再打開玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，則該氣體可能是(　　)
A．N2、NO2、Br2(g) B．NO2、NO、N2
C．NO2、NO、O2 D．N2、O2、Br2(g)
6．(2022·北京，12)某MOFs的多孔材料剛好可將N2O4“固定”，高能選擇性吸附NO2。廢氣中的NO2被吸附后，經處理能全部轉化為HNO3。原理示意圖如下。
已知：2NO2(g)??N2O4(g)　ΔH＜0
下列說法不正確的是(　　)
A．溫度升高時不利于NO2吸附
B．多孔材料“固定”N2O4，促進2NO2(g)??N2O4(g)平衡正向移動
C．制備HNO3的原理為：2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3
D．每制備0.4 mol HNO3，轉移電子數約為6.02×1022
7．(2022·湖南，9)科學家發現某些生物酶體系可以促進H＋和e－的轉移(如a、b和c)，能將海洋中的NO轉化為N2進入大氣層，反應過程如圖所示。
下列說法正確的是(　　)
A．過程Ⅰ中NO發生氧化反應
B．a和b中轉移的e－數目相等
C．過程 Ⅱ 中參與反應的n(NO)∶n(NH)＝1∶4
D．過程Ⅰ→Ⅲ的總反應為NO＋NH===N2↑＋2H2O
8．下列裝置或操作不能達到相應實驗目的的是(　　)
A B C D
生成NO2 收集NO2 吸收NO2尾氣 使NO2充分轉化為HNO3
9.(2023·湖北宜昌模擬)由N2制備HNO3的工藝流程如圖所示(反應條件及部分反應物已略去)，下列說法正確的是(　　)
N2NH3NONO2HNO3
A．①中N2發生氧化反應
B．②需要加入還原劑才能實現
C．46 g NO2與足量水反應，轉移 mol e－
D．常溫下，Al在稀HNO3中鈍化
10．一定溫度下，探究銅與稀HNO3反應過程如下：
下列說法不正確的是(　　)
A．過程Ⅰ中生成無色氣體的離子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．步驟Ⅲ反應速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C．由實驗可知，NO2對該反應具有催化作用
D．當活塞不再移動時，再抽入空氣，銅可以繼續溶解
11．某同學做“FeSO4被HNO3氧化”的實驗，發現溶液變為深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO與Fe2＋或Fe3＋反應，使溶液變為深棕色，設計下列裝置探究。下列說法錯誤的是(　　)
A．先檢查裝置氣密性，加入藥品后，關閉c，打開a和b，再通入一段時間N2
B．關閉a、c，打開b及分液漏斗活塞，反應后丙中溶液變為深棕色，丁中溶液無明顯變化，證明NO與Fe2＋反應
C．甲中反應一段時間后，更新丙、丁中試劑，關閉a和b，打開c，反應后丙中溶液變為深棕色，丁中溶液無明顯變化，證明NO2也可與Fe2＋反應
D．該實驗的缺陷是缺少尾氣處理裝置
12.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解9.6 g Cu。向另一份中逐漸加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析錯誤的是(　　)
A．原混合酸中NO的物質的量為0.1 mol
B．OA段產生的是NO，AB段的反應為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段產生的是氫氣
C．第二份溶液中的最終溶質是FeSO4
D．稀硫酸濃度為2.5 mol·L－1
13．科學家研究發現含氮化合物和含硫化合物在形成霧霾時與大氣中氨有關，轉化關系如圖所示：
回答下列問題：
(1)從物質分類的角度看，圖中的物質屬于酸性氧化物的有____________________________
___________________________________________________________________(寫化學式)。
(2)寫出SO2轉化為SO3的化學方程式：_____________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)工業上合成氨的化學方程式為___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)實驗室長期保存濃硝酸需使用棕色試劑瓶，并放置在陰涼處，其原因為_______________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用化學方程式表示)。
(5)氨與一氧化氮(NO)在一定條件下反應可生成對空氣無污染的物質，該反應的化學方程式為
______________________________________________________________________________。
14．某學習小組為探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO，由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。
可選藥品：濃硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳。
已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與NO2反應：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
請回答下列問題：
(1)實驗應避免有害氣體排放到空氣中。裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是___________________________________________________________________________。
(2)實驗的具體操作：先檢查裝置的氣密性，再加入藥品，然后____________________________
____________________________________________________，最后滴加濃硝酸。
(3)裝置①中發生反應的化學方程式是_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)裝置②的作用是_____________________________________________________________，
發生反應的化學方程式是_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)該小組得出的結論所依據的實驗現象是___________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(6)實驗結束后，同學們發現裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學們分別設計了以下4個實驗方案來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是________(填字母)。
a．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
b．加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化
c．向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化
d．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色變
1．B　2.C
3．D　[D項中“滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的強氧化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸與氫氧化鈉發生中和反應，究竟是哪個原因，還需要實驗驗證，D項不準確。]
4．B　[銅絲溶解于稀HNO3，生成硝酸銅、NO和水，無色氣體為NO，不會生成氫氣，故A錯誤；NH3能使熱的氧化銅產生紅色物質，原理是3CuO＋2NH3N2＋3Cu ＋3H2O，說明氨氣具有還原性，故B正確；N2與H2混合，在催化劑、高溫、高壓的條件下反應生成氨氣，沒有催化劑時加熱反應速率慢，生成物的含量少，但不能說明N的非金屬性弱，故C錯誤；NO2被NaOH溶液吸收，生成硝酸鈉、亞硝酸鈉和水，發生歧化反應，體現NO2的氧化性和還原性，沒有體現酸性，故D錯誤。]
5．A　[溴蒸氣和二氧化氮氣體均呈紅棕色，所以至少含有溴蒸氣和二氧化氮氣體中的一種；溴水為橙黃色，所以含有溴蒸氣；再打開玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，說明有一氧化氮存在，二氧化氮在水溶液中發生氧化還原反應生成硝酸和一氧化氮無色氣體，再打開玻璃片后，一氧化氮遇到氧氣迅速變為二氧化氮，所以至少還存在二氧化氮或NO氣體中的一種。]
6．D　7.D
8．B　[濃硝酸和銅反應生成硝酸銅、水和NO2，A正確；NO2的密度比空氣大，應用向上排空氣法收集，即導氣管應長進短出，B錯誤；NO2可以和NaOH溶液反應得到可溶性鹽，所以可以用NaOH溶液處理尾氣，C正確；試管中發生反應：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可以使NO2充分轉化為HNO3，D正確。]
9．C　10.B
11．C　[先檢查裝置氣密性，加入藥品后，為防止裝置中的氧氣影響實驗結果，需關閉c，打開a和b，通入一段時間氮氣，將裝置內的空氣排盡，故A正確；關閉a、c，打開b及分液漏斗活塞，濃硝酸與Cu反應生成NO2，NO2通入水中與水反應生成NO，NO進入丙和丁后，丙中含亞鐵離子的溶液變為深棕色，而丁中無明顯變化，說明NO與Fe2＋反應，故B正確；甲中反應一段時間后濃硝酸變稀，生成的氣體中有NO，所以該操作無法證明NO2是否與Fe2＋反應，故C錯誤；實驗中未反應的NO2和NO會污染空氣，需要尾氣處理裝置，故D正確。]
12．A　[鐵粉既能與硝酸反應，也能與硫酸反應，從題圖看出OA段產生的是NO，發生反應為Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB段的反應為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段產生的是氫氣，反應為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可知OA段NO完全反應，第二份溶液中n(NO)＝n(Fe)＝＝0.1 mol，溶液中最終溶質為FeSO4，此時反應的鐵的質量是14.0 g(即0.25 mol)，故原混合酸中H2SO4濃度為＝2.5 mol·L－1，NO物質的量為0.2 mol。]
13．(1) SO2、SO3、N2O5　(2) 2SO2＋O22SO3
(3)N2＋3H22NH3　(4) 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O　(5) 6NO＋4NH35N2＋6H2O
14．(1)3 mol·L－1稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液　(2)打開彈簧夾，通入一段時間CO2，關閉彈簧夾，將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內　(3)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(4)將NO2轉化為NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　(5)裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變為紅棕色　(6)acd
解析　(1)根據裝置特點和實驗目的，裝置⑤收集NO，裝置④盛放濃硝酸，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因為要驗證稀HNO3不能氧化NO，所以裝置③中應該盛放3 mol·L－1稀硝酸。(2)由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾，所以滴加濃HNO3之前需要通入一段時間的CO2趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內防止反應產生的NO氣體逸出。(5)NO通過稀HNO3后，若無紅棕色NO2產生，說明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3的裝置③液面上方沒有顏色變化即可說明。裝置④中盛放的是濃HNO3，若濃HNO3能氧化NO，則裝置④的液面上方會產生紅棕色氣體。(6)要證明是Cu(NO3)2濃度過高或是溶解了NO2導致裝置①中溶液呈綠色，可設計將溶解的NO2趕走(a、c方案)，再觀察顏色變化，也可在飽和Cu(NO3)2溶液中通入NO2，觀察比較反應后的顏色變化(d方案)，確定是不是因為溶有NO2引起的。第22講　氮及其氧化物　硝酸
[復習目標]　1.了解氮及其氧化物的主要性質及應用；了解氮氧化物對環境的影響。2.掌握硝酸的性質及應用。
考點一　氮及其氧化物
1．氮的固定
2．氮氣
(1)物理性質：無色無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。
(2)化學性質
(3)下列氮氣的用途敘述中，分別應用了氮氣的什么性質？
①文物館將貴重文物保存在氮氣中________。
②氮氣是合成氨工業的重要原料________。
③雷電是自然界重要的固氮方式________。
④醫療上，液氮是常見的冷凍劑________。
答案　①N2的穩定性　②N2的氧化性　③N2的還原性　④N2的沸點低，液氮易汽化，且汽化吸收熱量
3．氮的氧化物
(1)氮有多種價態的氧化物，氮元素從＋1→＋5價都有對應的氧化物，如N2O、NO、N2O3、NO2(或N2O4)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、N2O5。
(2)NO和NO2的比較
性質 NO NO2
色、味、態 無色的氣體 紅棕色、有刺激性氣味的氣體
水溶性 不溶于水 易溶于水
毒性 有毒，大氣污染物之一 有毒，大氣污染物之一
與水反應 不反應 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
與氧氣反應 2NO＋O2===2NO2 不反應
思考　已知液溴極易汽化成紅棕色的溴蒸氣，你能設計哪些簡單的實驗鑒別二氧化氮和溴蒸氣。
提示　方案一　將氣體分別溶于盛有少量有機溶劑(如苯、四氯化碳)的試管中，溶液變橙紅色的是溴蒸氣，無變化的是NO2。
方案二　將氣體分別通入盛有少量水的試管中，溶液變黃的是溴蒸氣，無明顯現象的是NO2。
方案三　將氣體分別通入盛有少量硝酸銀溶液的試管中，產生淡黃色沉淀的是溴蒸氣，無明顯現象的是NO2。
4．氮氧化物對環境的影響
1．固氮反應一定屬于氧化還原反應(　　)
2．N2與O2在放電條件下直接化合成NO2(　　)
3．可用NO2與水反應制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　)
4．NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現象(　　)
5．高溫、高壓、催化劑條件下氮氣與氫氣反應時，氮氣作還原劑(　　)
6．NO2溶于水時，NO2是氧化劑，水是還原劑(　　)
7．NO易溶于水，所以只能用排空氣法收集(　　)
8．將NH3在一定條件下轉化為尿素屬于氮的固定(　　)
答案　1.√　2.×　3.×　4.×　5.×　6.×　7．×　8.×
一、氮在自然界中循環圖的理解
1．自然界中氮的循環如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．工業合成氨屬于人工固氮
B．雷電作用下N2與O2發生了化學反應
C．在氮的循環中不涉及氧化還原反應
D．含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉化
答案　C
解析　工業合成氨是氮氣和氫氣在高溫、高壓和催化劑條件下生成氨氣，屬于人工固氮，故A正確；雷電作用下N2與O2發生反應生成NO，故B正確；在氮的循環中，工業合成氨、雷電作用過程中N元素化合價均改變，涉及氧化還原反應，故C錯誤；含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉化，如氨氣可合成尿素，故D正確。
2．(2023·濟南高三模擬)下列關于自然界中氮循環(如圖)的說法錯誤的是(　　)
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氧化
答案　D
解析　反應①將N2轉化為NO，屬于氮的固定，反應②屬于植物固氮，A正確；由圖示知，氮循環過程中涉及氫、氧元素，B正確；反應④是O2將NH3氧化為NO，N元素化合價由－3價升高到＋5價，即生成1 mol NO失去8 mol電子，根據得失電子守恒可知每生成1 mol NO需要消耗2 mol O2，C正確；反應③中NO被氧化為NO，反應⑤中NO被還原為N2，D錯誤。
二、氮氧化物溶于水問題分析
3．NO、NO2產生酸雨的過程可表示為
(1)寫出該循環中兩步反應的化學方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(2)分別寫出NO或NO2與O2、H2O恰好反應完全轉化為HNO3的總化學方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________。
(3)將盛有12 mL NO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應后，還剩余2 mL無色氣體。
①若剩余的氣體是________，則NO2、O2的體積分別是________。
②若剩余的氣體是________，則NO2、O2的體積分別是________。
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)依據NO2與H2O的反應可知，剩余氣體只能是O2或NO。①若剩余O2，則按n(NO2)∶n(O2)＝4∶1恰好反應的氣體為10 mL，V(NO2)＝10 mL×＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL；②若剩余氣體為 2 mL NO，則按n(NO2)∶n(O2)＝4∶1恰好反應的氣體為12 mL－2 mL×3＝6 mL，V(O2)＝6 mL×＝1.2 mL，V(NO2)＝12 mL－1.2 mL＝10.8 mL。
三、廢氣中氮氧化物的治理
4．(1)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉化法處理，使它們相互反應生成參與大氣循環的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式：___________________________。
(2)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。如4NH3＋6NO5N2＋6H2O，寫出氨氣轉化NO2的化學方程式：__________________________________________________________________，
該反應中氧化產物與還原產物的質量之比為__________。
(3)工業尾氣中氮氧化物常采用堿液吸收法處理。
①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質的量之比為1∶1，寫出該反應的化學方程式：_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
②NO與NO2按物質的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是________________。
③NO2、NO的混合氣體能被足量的燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)________n(NO)，若不能完全吸收，你認為可以采取哪種最簡單的措施確保有害氣體被完全吸收：___________。
答案　(1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O　4∶3
(3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
②NaNO2　③≥　補充適量空氣
5．亞硝酸鈣[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加劑的主要原料，可配制成混凝土防凍劑、鋼筋阻銹劑等。利用石灰乳和硝酸工業的尾氣(含NO、NO2)反應，既能凈化尾氣，又能獲得應用廣泛的Ca(NO2)2，其部分工藝流程如圖：
(1)等物質的量的NO與NO2被Ca(OH)2吸收，反應的化學方程式為______________________。
(2)吸收時，采用氣—液逆流接觸吸收(尾氣從塔底進入，石灰乳從塔頂噴淋)，其目的是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)該工藝需控制NO和NO2的物質的量之比接近1∶1，若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，則會導致__________；若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，則會導致____________________________________。
(4)生產中需保持弱堿性，在酸性溶液中Ca(NO2)2會發生分解，產物之一是NO，其反應的離子方程式為_____________________________________________________________________。
答案　(1)NO＋NO2＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O
(2)使NO、NO2與石灰乳充分接觸，加快吸收速率，提高吸收效率
(3)產品中含有Ca(NO3)2　NO不能完全吸收，污染空氣
(4)3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O
廢氣中氮氧化物的脫硝方法
(1)汽車尾氣一般用催化轉化法，在催化劑等條件下，將氮的氧化物轉化為N2。
(2)硝酸工業尾氣一般采用堿液吸收法，將氮的氧化物轉化為化工原料或產品。
考點二　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
反應：4HNO32H2O＋4NO2↑＋O2↑。
(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。
①與金屬反應
稀硝酸與銅反應的化學方程式：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；
濃硝酸與銅反應的化學方程式：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
②與非金屬反應
濃硝酸與C反應的化學方程式：C＋4HNO3(濃)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
③與還原性化合物反應
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。
稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
(3)與有機物反應
①硝化反應(與反應)：
＋HNO3＋H2O。
②顯色反應：含有苯環的蛋白質遇到濃硝酸加熱后變黃色。
1．常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學變化(　　)
2．可用稀HNO3與FeS固體反應制取H2S(　　)
3．銅、碳分別與濃HNO3反應，都體現了濃硝酸的強氧化性和酸性(　　)
4．在酸性條件下，NO與I－、Fe2＋、SO等離子均不能大量共存(　　)
5．Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中(　　)
6．試管內壁上的銀鏡可用稀HNO3除去，也可用氨水除去(　　)
7．濃HNO3和氯水均用棕色試劑瓶保存，其原理相同(　　)
8．濃HNO3濺到皮膚上，皮膚會變黃(　　)
答案　1.√　2.×　3.×　4.√　5.√　6.×　7.√　8.√
一、硝酸性質的實驗探究
1．下列有關實驗操作、現象和解釋或結論都正確的是(　　)
實驗操作 現象 解釋或結論
① 過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應后，滴入KSCN溶液 溶液呈紅色 稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋
② 濃HNO3久置或光照 變黃色 HNO3不穩定易分解
③ Al箔插入稀HNO3中 無現象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
④ 用玻璃棒蘸取濃HNO3點到藍色石蕊試紙上 試紙先變紅后褪色 濃HNO3具有酸性和強氧化性
A.①② B．③④ C．②③④ D．②④
答案　D
解析　過量的Fe粉加入稀HNO3生成Fe2＋，加入KSCN溶液時顏色不變，故①錯誤；濃HNO3久置變黃是因為HNO3分解產生的NO2溶于HNO3，故②正確；Al箔遇濃HNO3鈍化，稀HNO3會使Al箔溶解，故③錯誤；濃硝酸具有酸性和強氧化性，可使藍色石蕊試紙先變紅后褪色，故④正確。
2．下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論不正確的是(　　)
① ② ③
A.由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體
B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸產生了反應
C．由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
答案　D
解析　①中濃HNO3受熱分解，發生反應4HNO3(濃)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，產生的氣體為混合氣體，故A正確；由①可知，濃硝酸受熱分解可生成紅棕色氣體NO2，所以“產生紅棕色氣體”不能說明②中木炭能與濃硝酸發生反應，故B正確；根據①和②，濃硝酸分解產生紅棕色NO2時需要加熱，所以濃硝酸具有揮發性才可與上方紅熱木炭接觸，同時，N元素化合價降低，所以生成的NO2為還原產物，故C正確；紅熱的木炭可與空氣中的O2反應生成CO2，故D錯誤。
二、硝酸與金屬反應問題分析
3．向一定量的濃硝酸中加入過量的銅片。
(1)反應開始階段產生________色氣體，化學方程式為_________________________________。
(2)反應進行一段時間后又產生無色氣體，此時的化學方程式為_________________________。
(3)當溶解1.92 g Cu時，若只得到NO2、NO兩種氣體共1.12 L(標準狀況)，計算反應消耗HNO3的物質的量(寫出計算過程)：_______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)等反應停止后，再加入少量的稀硫酸，這時Cu片上又有氣泡產生，原因是________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)紅棕　Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　(3)被還原的n(HNO3)＝＝0.05 mol；反應生成n[Cu(NO3)2]＝＝0.03 mol，所以反應消耗n(HNO3)＝0.03 mol×2＋0.05 mol＝0.11 mol　(4)加入稀硫酸后，氫離子與原溶液中的硝酸根離子構成HNO3，又能與過量的銅反應
4．(2023·天津高三期末)向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中緩慢加入鐵粉，其氧化產物與所加鐵粉的物質的量關系如圖所示：
回答下列問題：
(1)Oa段發生反應的離子方程式為__________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)dc段表示的是________(填“Fe2＋”或“Fe3＋”)物質的量變化。
(3)x＝________，y＝________。
(4)反應至c點，可收集到標準狀況下的氣體為________L。
答案　(1)Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O　(2)Fe2＋　(3)0.1　0.2　(4)3.36
解析　(3)在Oa段NO完全轉化為NO，由離子方程式可得，n(NO)＝n(Fe3＋)＝0.1 mol，即x＝0.1；c點溶質為FeSO4，溶液中Fe2＋為0.2 mol，即n(FeSO4)＝0.2 mol，根據硫酸根離子守恒得，n(H2SO4)＝n(FeSO4)＝0.2 mol，即y＝0.2。
(4)Fe＋NO＋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。
金屬與硝酸反應計算的思維流程
1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)濃HNO3和稀HNO3與Cu反應的還原產物分別為NO2和NO，故稀HNO3氧化性更強(2021·河北，10D)(　　)
(2)向濃HNO3中插入紅熱的炭，產生紅棕色氣體，證明炭可與濃HNO3反應生成NO2(2021·山東，5C)(　　)
(3)將銅絲插入濃硝酸中，制備NO(2021·廣東，12A)(　　)
(4)1 mol SO3與1 mol NO2分別通入1 L水中可產生相同濃度的H2SO4和HNO3(2022·重慶，3C)(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
2．(2023·山東，2)實驗室中使用鹽酸、硫酸和硝酸時，對應關系錯誤的是(　　)
A．稀鹽酸：配制AlCl3溶液
B．稀硫酸：蔗糖和淀粉的水解
C．稀硝酸：清洗附有銀鏡的試管
D．濃硫酸和濃硝酸的混合溶液：苯的磺化
答案　D
解析　實驗室配制AlCl3溶液時向其中加入少量的稀鹽酸以抑制Al3＋水解，A不符合題意；蔗糖和淀粉水解時常采用稀硫酸作催化劑，B不符合題意；清洗附有銀鏡的試管用稀硝酸，反應原理為3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O，C不符合題意；苯的磺化是苯和濃硫酸共熱生成苯磺酸的反應，故不需要用到濃硫酸和濃硝酸的混合溶液，D符合題意。
3．(2022·江蘇，8)氮及其化合物的轉化具有重要應用。下列說法不正確的是(　　)
A．自然固氮、人工固氮都是將N2轉化為NH3
B．侯氏制堿法以H2O、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4Cl
C．工業上通過NH3催化氧化等反應過程生產HNO3
D．多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環”
答案　A
解析　自然固氮是將N2轉化為含氮化合物，不一定是轉化為NH3，比如大氣固氮是將N2轉化為NO，A錯誤；侯氏制堿法發生反應的化學方程式為H2O＋NH3＋CO2＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，B正確；氮元素在自然界中既有游離態又有化合態，多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環”，D正確。
4．[2019·江蘇，16(2)②]NO和NO2的尾氣處理。可用NaOH溶液吸收，主要反應：
NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O
2OH－＋2NO2===NO＋NO＋H2O
吸收后的溶液經濃縮、結晶、過濾，得到NaNO2晶體，該晶體的主要雜質是__________(填化學式，下同)；吸收后排放的尾氣含量較高的氮氧化物是__________。
答案　NaNO3　NO
課時精練
1．二十四節氣是中國歷法的獨特創造。四月農諺：“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是節氣谷雨。下列元素在自然界中的轉化與“雷雨肥田”有關的是(　　)
A．K B．N C．P D．C
答案　B
2．據研究，NO廣泛分布于生物體內各組織中，可將積存在血管壁上的脂肪、膽固醇帶走，被稱為“血管清道夫”。下列說法中錯誤的是(　　)
A．NO極易與氧氣反應生成一種紅棕色氣體
B．實驗室中，可利用銅與稀硝酸的反應制取NO
C．人體吸入大量NO氣體，可以預防心血管疾病
D．雷雨天氣，氮氣和氧氣能生成NO
答案　C
3．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(　　)
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
答案　D
解析　D項中“滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的強氧化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸與氫氧化鈉發生中和反應，究竟是哪個原因，還需要實驗驗證，D項不準確。
4．(2023·海口高三聯考)下列關于氮及其化合物的探究，結論和解釋正確的是(　　)
操作和現象 結論和解釋
A 銅絲溶解于稀HNO3，生成無色氣體 金屬能與強酸反應置換出氫氣
B NH3能使熱的氧化銅產生紅色物質 NH3有還原性
C N2與H2混合加熱不反應 N的非金屬性弱
D NO2被NaOH溶液吸收 NO2是酸性氧化物
答案　B
解析　銅絲溶解于稀HNO3，生成硝酸銅、NO和水，無色氣體為NO，不會生成氫氣，故A錯誤；NH3能使熱的氧化銅產生紅色物質，原理是3CuO＋2NH3N2＋3Cu ＋3H2O，說明氨氣具有還原性，故B正確；N2與H2混合，在催化劑、高溫、高壓的條件下反應生成氨氣，沒有催化劑時加熱反應速率慢，生成物的含量少，但不能說明N的非金屬性弱，故C錯誤；NO2被NaOH溶液吸收，生成硝酸鈉、亞硝酸鈉和水，發生歧化反應，體現NO2的氧化性和還原性，沒有體現酸性，故D錯誤。
5．某集氣瓶內裝有紅棕色氣體，加入足量蒸餾水后蓋上玻璃片振蕩，得橙黃色溶液，氣體顏色消失；再打開玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，則該氣體可能是(　　)
A．N2、NO2、Br2(g) B．NO2、NO、N2
C．NO2、NO、O2 D．N2、O2、Br2(g)
答案　A
解析　溴蒸氣和二氧化氮氣體均呈紅棕色，所以至少含有溴蒸氣和二氧化氮氣體中的一種；溴水為橙黃色，所以含有溴蒸氣；再打開玻璃片后，瓶中氣體又變為紅棕色，說明有一氧化氮存在，二氧化氮在水溶液中發生氧化還原反應生成硝酸和一氧化氮無色氣體，再打開玻璃片后，一氧化氮遇到氧氣迅速變為二氧化氮，所以至少還存在二氧化氮或NO氣體中的一種。
6．(2022·北京，12)某MOFs的多孔材料剛好可將N2O4“固定”，高能選擇性吸附NO2。廢氣中的NO2被吸附后，經處理能全部轉化為HNO3。原理示意圖如下。
已知：2NO2(g)??N2O4(g)　ΔH＜0
下列說法不正確的是(　　)
A．溫度升高時不利于NO2吸附
B．多孔材料“固定”N2O4，促進2NO2(g)??N2O4(g)平衡正向移動
C．制備HNO3的原理為：2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3
D．每制備0.4 mol HNO3，轉移電子數約為6.02×1022
答案　D
解析　二氧化氮轉化為四氧化二氮的反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，不利于NO2的吸附，故A正確；四氧化二氮被固定后，四氧化二氮的濃度減小，二氧化氮轉化為四氧化二氮的平衡向正反應方向移動，故B正確；由題意可知，被固定后的四氧化二氮與氧氣和水反應生成硝酸，反應的化學方程式為2N2O4＋O2＋2H2O===4HNO3，故C正確；四氧化二氮轉化為硝酸時，生成1 mol硝酸，反應轉移1 mol電子，則每制備0.4 mol硝酸，轉移電子數約為0.4NA，即2.408×1023，故D錯誤。
7．(2022·湖南，9)科學家發現某些生物酶體系可以促進H＋和e－的轉移(如a、b和c)，能將海洋中的NO轉化為N2進入大氣層，反應過程如圖所示。
下列說法正確的是(　　)
A．過程Ⅰ中NO發生氧化反應
B．a和b中轉移的e－數目相等
C．過程Ⅱ中參與反應的n(NO)∶n(NH)＝1∶4
D．過程Ⅰ→Ⅲ的總反應為NO＋NH===N2↑＋2H2O
答案　D
解析　過程Ⅰ中NO轉化為NO，氮元素化合價由＋3價降低到＋2價，NO得電子，發生還原反應，A錯誤；過程Ⅰ為NO在酶1的作用下轉化為NO和H2O，反應的離子方程式為NO＋2H＋＋e－NO↑＋H2O，過程Ⅱ為NO和NH在酶2的作用下發生氧化還原反應生成H2O和N2H4，反應的離子方程式為NO＋NH＋3e－＋2H＋H2O＋N2H4，兩過程轉移電子數目不相等，B錯誤；由過程Ⅱ的反應方程式可知n(NO)∶n(NH)＝1∶1，C錯誤；過程Ⅲ為N2H4轉化為N2和4H＋、4e－，反應的離子方程式為N2H4===N2↑＋4H＋＋4e－，所以過程Ⅰ→Ⅲ的總反應為NO＋NH===N2↑＋2H2O，D正確。
8．下列裝置或操作不能達到相應實驗目的的是(　　)
A B C D
生成NO2 收集NO2 吸收NO2尾氣 使NO2充分轉化為HNO3
答案　B
解析　濃硝酸和銅反應生成硝酸銅、水和NO2，A正確；NO2的密度比空氣大，應用向上排空氣法收集，即導氣管應長進短出，B錯誤；NO2可以和NaOH溶液反應得到可溶性鹽，所以可以用NaOH溶液處理尾氣，C正確；試管中發生反應：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可以使NO2充分轉化為HNO3，D正確。
9．(2023·湖北宜昌模擬)由N2制備HNO3的工藝流程如圖所示(反應條件及部分反應物已略去)，下列說法正確的是(　　)
N2NH3NONO2HNO3
A．①中N2發生氧化反應
B．②需要加入還原劑才能實現
C．46 g NO2與足量水反應，轉移 mol e－
D．常溫下，Al在稀HNO3中鈍化
答案　C
解析　由轉化關系可知，①中氮元素化合價降低被還原，發生還原反應，A錯誤；②中氮元素化合價升高被氧化，需要加入氧化劑才能實現，B錯誤；④中發生的反應為3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，則46 g二氧化氮與足量水反應，轉移電子物質的量為×＝ mol，C正確；常溫下，Al在濃硝酸中發生鈍化，D錯誤。
10．一定溫度下，探究銅與稀HNO3反應過程如下：
下列說法不正確的是(　　)
A．過程Ⅰ中生成無色氣體的離子方程式是3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
B．步驟Ⅲ反應速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C．由實驗可知，NO2對該反應具有催化作用
D．當活塞不再移動時，再抽入空氣，銅可以繼續溶解
答案　B
解析　B項，步驟Ⅲ中硝酸的濃度沒有Ⅰ中大，因為部分硝酸轉化成了一氧化氮，因此反應速率比Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大，錯誤；C項，由實驗可知，步驟Ⅲ反應速率比Ⅰ快，說明NO2對該反應具有催化作用，正確；D項，當活塞不再移動時，再抽入空氣，一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，能夠與銅繼續反應，正確。
11．某同學做“FeSO4被HNO3氧化”的實驗，發現溶液變為深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO與Fe2＋或Fe3＋反應，使溶液變為深棕色，設計下列裝置探究。下列說法錯誤的是(　　)
A．先檢查裝置氣密性，加入藥品后，關閉c，打開a和b，再通入一段時間N2
B．關閉a、c，打開b及分液漏斗活塞，反應后丙中溶液變為深棕色，丁中溶液無明顯變化，證明NO與Fe2＋反應
C．甲中反應一段時間后，更新丙、丁中試劑，關閉a和b，打開c，反應后丙中溶液變為深棕色，丁中溶液無明顯變化，證明NO2也可與Fe2＋反應
D．該實驗的缺陷是缺少尾氣處理裝置
答案　C
解析　先檢查裝置氣密性，加入藥品后，為防止裝置中的氧氣影響實驗結果，需關閉c，打開a和b，通入一段時間氮氣，將裝置內的空氣排盡，故A正確；關閉a、c，打開b及分液漏斗活塞，濃硝酸與Cu反應生成NO2，NO2通入水中與水反應生成NO，NO進入丙和丁后，丙中含亞鐵離子的溶液變為深棕色，而丁中無明顯變化，說明NO與Fe2＋反應，故B正確；甲中反應一段時間后濃硝酸變稀，生成的氣體中有NO，所以該操作無法證明NO2是否與Fe2＋反應，故C錯誤；實驗中未反應的NO2和NO會污染空氣，需要尾氣處理裝置，故D正確。
12.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解9.6 g Cu。向另一份中逐漸加入鐵粉，產生氣體的量隨鐵粉質量增加的變化如圖所示(已知硝酸只被還原為NO氣體)。下列分析錯誤的是(　　)
A．原混合酸中NO的物質的量為0.1 mol
B．OA段產生的是NO，AB段的反應為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段產生的是氫氣
C．第二份溶液中的最終溶質是FeSO4
D．稀硫酸濃度為2.5 mol·L－1
答案　A
解析　鐵粉既能與硝酸反應，也能與硫酸反應，從題圖看出OA段產生的是NO，發生反應為Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB段的反應為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段產生的是氫氣，反應為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，可知OA段NO完全反應，第二份溶液中n(NO)＝n(Fe)＝＝0.1 mol，溶液中最終溶質為FeSO4，此時反應的鐵的質量是14.0 g(即0.25 mol)，故原混合酸中H2SO4濃度為＝2.5 mol·L－1，NO物質的量為0.2 mol。
13．科學家研究發現含氮化合物和含硫化合物在形成霧霾時與大氣中氨有關，轉化關系如圖所示：
回答下列問題：
(1)從物質分類的角度看，圖中的物質屬于酸性氧化物的有__________(寫化學式)。
(2)寫出SO2轉化為SO3的化學方程式：_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)工業上合成氨的化學方程式為___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)實驗室長期保存濃硝酸需使用棕色試劑瓶，并放置在陰涼處，其原因為________________________________________________________________________________
(用化學方程式表示)。
(5)氨與一氧化氮(NO)在一定條件下反應可生成對空氣無污染的物質，該反應的化學方程式為________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1) SO2、SO3、N2O5　(2) 2SO2＋O22SO3　(3) N2＋3H22NH3　(4) 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O　(5) 6NO＋4NH35N2＋6H2O
解析　(1)酸性氧化物是能與堿反應得到鹽和水的氧化物，符合要求的有SO2、SO3和N2O5。(5)氨氣中的氮為－3價，一氧化氮中的氮為＋2價，因此二者可以在一定條件下發生歸中反應得到氮氣：6NO＋4NH35N2＋6H2O。
14．某學習小組為探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按如圖所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO，由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。
可選藥品：濃硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳。
已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與NO2反應：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。
請回答下列問題：
(1)實驗應避免有害氣體排放到空氣中。裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是_______________。
(2)實驗的具體操作：先檢查裝置的氣密性，再加入藥品，然后_________________________，最后滴加濃硝酸。
(3)裝置①中發生反應的化學方程式是_______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)裝置②的作用是______________________________________________________________
_______________________________________________________________________________，
發生反應的化學方程式是_________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(5)該小組得出的結論所依據的實驗現象是___________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(6)實驗結束后，同學們發現裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學們分別設計了以下4個實驗方案來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是________(填字母)。
a．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化
b．加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化
c．向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化
d．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色變化
答案　(1)3 mol·L－1稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液　(2)打開彈簧夾，通入一段時間CO2，關閉彈簧夾，將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內　(3)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(4)將NO2轉化為NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　(5)裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色變為紅棕色　(6)acd
解析　(1)根據裝置特點和實驗目的，裝置⑤收集NO，裝置④盛放濃硝酸，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因為要驗證稀HNO3不能氧化NO，所以裝置③中應該盛放3 mol·L－1稀硝酸。
(2)由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾，所以滴加濃HNO3之前需要通入一段時間的CO2趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中的導管末端伸入倒置的燒瓶內防止反應產生的NO氣體逸出。
(5)NO通過稀HNO3后，若無紅棕色NO2產生，說明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3的裝置③液面上方沒有顏色變化即可說明。裝置④中盛放的是濃HNO3，若濃HNO3能氧化NO，則裝置④的液面上方會產生紅棕色氣體。
(6)要證明是Cu(NO3)2濃度過高或是溶解了NO2導致裝置①中溶液呈綠色，可設計將溶解的NO2趕走(a、c方案)，再觀察顏色變化，也可在飽和Cu(NO3)2溶液中通入NO2，觀察比較反應后的顏色變化(d方案)，確定是不是因為溶有NO2引起的。第22講　氮及其氧化物　硝酸
[復習目標]　1.了解氮及其氧化物的主要性質及應用；了解氮氧化物對環境的影響。2.掌握硝酸的性質及應用。
考點一　氮及其氧化物
1．氮的固定
2．氮氣
(1)物理性質：____色____味的氣體，密度比空氣略小，____溶于水。
(2)化學性質
(3)下列氮氣的用途敘述中，分別應用了氮氣的什么性質？
①文物館將貴重文物保存在氮氣中________。
②氮氣是合成氨工業的重要原料___________________________________________________。
③雷電是自然界重要的固氮方式___________________________________________________。
④醫療上，液氮是常見的冷凍劑____________________________________________________。
3．氮的氧化物
(1)氮有多種價態的氧化物，氮元素從＋1→＋5價都有對應的氧化物，如N2O、______、N2O3、NO2(或______)、N2O5，其中屬于酸性氧化物的是N2O3、________。
(2)NO和NO2的比較
性質 NO NO2
色、味、態 無色的氣體
水溶性 ____溶于水 ____溶于水
毒性 有毒，大氣污染物之一 有毒，大氣污染物之一
與水反應 不反應 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
與氧氣反應 不反應
思考　已知液溴極易汽化成紅棕色的溴蒸氣，你能設計哪些簡單的實驗鑒別二氧化氮和溴蒸氣。
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
4．氮氧化物對環境的影響
1．固氮反應一定屬于氧化還原反應(　　)
2．N2與O2在放電條件下直接化合成NO2(　　)
3．可用NO2與水反應制取硝酸，故NO2是酸性氧化物(　　)
4．NO2通入FeSO4溶液中始終無明顯現象(　　)
5．高溫、高壓、催化劑條件下氮氣與氫氣反應時，氮氣作還原劑(　　)
6．NO2溶于水時，NO2是氧化劑，水是還原劑(　　)
7．NO易溶于水，所以只能用排空氣法收集(　　)
8．將NH3在一定條件下轉化為尿素屬于氮的固定(　　)
一、氮在自然界中循環圖的理解
1．自然界中氮的循環如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．工業合成氨屬于人工固氮
B．雷電作用下N2與O2發生了化學反應
C．在氮的循環中不涉及氧化還原反應
D．含氮無機物與含氮有機化合物可相互轉化
2．(2023·濟南高三模擬)下列關于自然界中氮循環(如圖)的說法錯誤的是(　　)
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氧化
二、氮氧化物溶于水問題分析
3．NO、NO2產生酸雨的過程可表示為
(1)寫出該循環中兩步反應的化學方程式：
①___________________________________________________________________________；
②___________________________________________________________________________。
(2)分別寫出NO或NO2與O2、H2O恰好反應完全轉化為HNO3的總化學方程式：______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________，
______________________________________________________________________________。
(3)將盛有12 mL NO2和O2的混合氣體的量筒倒立于水槽中，充分反應后，還剩余2 mL無色氣體。
①若剩余的氣體是________，則NO2、O2的體積分別是________________。
②若剩余的氣體是________，則NO2、O2的體積分別是________________。
三、廢氣中氮氧化物的治理
4．(1)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉化法處理，使它們相互反應生成參與大氣循環的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學方程式：__________________________。
(2)用氨可將氮氧化物轉化為無毒氣體。如4NH3＋6NO5N2＋6H2O，寫出氨氣轉化NO2的化學方程式：________________________________________________________________
________________________，該反應中氧化產物與還原產物的質量之比為__________。
(3)工業尾氣中氮氧化物常采用堿液吸收法處理。
①NO2被燒堿溶液吸收時，生成兩種鈉鹽，其物質的量之比為1∶1，寫出該反應的化學方程式：________________________________________________________________________。
②NO與NO2按物質的量之比1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽，該鈉鹽的化學式是________________。
③NO2、NO的混合氣體能被足量的燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)____n(NO)，若不能完全吸收，你認為可以采取哪種最簡單的措施確保有害氣體被完全吸收：__________________
______________________________________________________________________________。
5．亞硝酸鈣[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加劑的主要原料，可配制成混凝土防凍劑、鋼筋阻銹劑等。利用石灰乳和硝酸工業的尾氣(含NO、NO2)反應，既能凈化尾氣，又能獲得應用廣泛的Ca(NO2)2，其部分工藝流程如圖：
(1)等物質的量的NO與NO2被Ca(OH)2吸收，反應的化學方程式為____________________
______________________________________________________________________________。
(2)吸收時，采用氣—液逆流接觸吸收(尾氣從塔底進入，石灰乳從塔頂噴淋)，其目的是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)該工藝需控制NO和NO2的物質的量之比接近1∶1，若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，則會導致____________；若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，則會導致_________________________________。
(4)生產中需保持弱堿性，在酸性溶液中Ca(NO2)2會發生分解，產物之一是NO，其反應的離子方程式為____________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
廢氣中氮氧化物的脫硝方法
(1)汽車尾氣一般用催化轉化法，在催化劑等條件下，將氮的氧化物轉化為N2。
(2)硝酸工業尾氣一般采用堿液吸收法，將氮的氧化物轉化為化工原料或產品。
考點二　硝酸
1．物理性質
硝酸是____色、____揮發、____________氣味的液體。
2．化學性質
(1)不穩定性
反應：________________________________________________________________________。
(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。
①與金屬反應
稀硝酸與銅反應的化學方程式：__________________________________________________
______________________________________________________________________________；
濃硝酸與銅反應的化學方程式：__________________________________________________
______________________________________________________________________________。
②與非金屬反應
濃硝酸與C反應的化學方程式：__________________________________________________
______________________________________________________________________________。
③與還原性化合物反應
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等還原性物質。
稀硝酸與FeSO4溶液反應的離子方程式：__________________________________________。
(3)與有機物反應
①硝化反應(與反應)：________________________________________________________。
②顯色反應：含有苯環的蛋白質遇到濃硝酸加熱后變____色。
1．常溫下，鐵、鋁在濃硝酸中的鈍化為化學變化(　　)
2．可用稀HNO3與FeS固體反應制取H2S(　　)
3．銅、碳分別與濃HNO3反應，都體現了濃硝酸的強氧化性和酸性(　　)
4．在酸性條件下，NO與I－、Fe2＋、SO等離子均不能大量共存(　　)
5．Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中(　　)
6．試管內壁上的銀鏡可用稀HNO3除去，也可用氨水除去(　　)
7．濃HNO3和氯水均用棕色試劑瓶保存，其原理相同(　　)
8．濃HNO3濺到皮膚上，皮膚會變黃(　　)
一、硝酸性質的實驗探究
1．下列有關實驗操作、現象和解釋或結論都正確的是(　　)
實驗操作 現象 解釋或結論
① 過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應后，滴入KSCN溶液 溶液呈紅色 稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋
② 濃HNO3久置或光照 變黃色 HNO3不穩定易分解
③ Al箔插入稀HNO3中 無現象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
④ 用玻璃棒蘸取濃HNO3點到藍色石蕊試紙上 試紙先變紅后褪色 濃HNO3具有酸性和強氧化性
A.①② B．③④ C．②③④ D．②④
2．下述實驗中均有紅棕色氣體產生，對比分析所得結論不正確的是(　　)
① ② ③
A.由①中的紅棕色氣體，推斷產生的氣體一定是混合氣體
B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸產生了反應
C．由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
二、硝酸與金屬反應問題分析
3．向一定量的濃硝酸中加入過量的銅片。
(1)反應開始階段產生________色氣體，化學方程式為________________________________。
(2)反應進行一段時間后又產生無色氣體，此時的化學方程式為________________________。
(3)當溶解1.92 g Cu時，若只得到NO2、NO兩種氣體共1.12 L(標準狀況)，計算反應消耗HNO3的物質的量(寫出計算過程)：_____________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)等反應停止后，再加入少量的稀硫酸，這時Cu片上又有氣泡產生，原因是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
4．(2023·天津高三期末)向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中緩慢加入鐵粉，其氧化產物與所加鐵粉的物質的量關系如圖所示：
回答下列問題：
(1)Oa段發生反應的離子方程式為_________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)dc段表示的是________(填“Fe2＋”或“Fe3＋”)物質的量變化。
(3)x＝________，y＝________。
(4)反應至c點，可收集到標準狀況下的氣體為________L。
金屬與硝酸反應計算的思維流程
1．正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)濃HNO3和稀HNO3與Cu反應的還原產物分別為NO2和NO，故稀HNO3氧化性更強(2021·河北，10D)(　　)
(2)向濃HNO3中插入紅熱的炭，產生紅棕色氣體，證明炭可與濃HNO3反應生成NO2(2021·山東，5C)(　　)
(3)將銅絲插入濃硝酸中，制備NO(2021·廣東，12A)(　　)
(4)1 mol SO3與1 mol NO2分別通入1 L水中可產生相同濃度的H2SO4和HNO3(2022·重慶，3C)(　　)
2．(2023·山東，2)實驗室中使用鹽酸、硫酸和硝酸時，對應關系錯誤的是(　　)
A．稀鹽酸：配制AlCl3溶液
B．稀硫酸：蔗糖和淀粉的水解
C．稀硝酸：清洗附有銀鏡的試管
D．濃硫酸和濃硝酸的混合溶液：苯的磺化
3．(2022·江蘇，8)氮及其化合物的轉化具有重要應用。下列說法不正確的是(　　)
A．自然固氮、人工固氮都是將N2轉化為NH3
B．侯氏制堿法以H2O、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCO3和NH4Cl
C．工業上通過NH3催化氧化等反應過程生產HNO3
D．多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環”
4．[2019·江蘇，16(2)②]NO和NO2的尾氣處理。可用NaOH溶液吸收，主要反應：
NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O
2OH－＋2NO2===NO＋NO＋H2O
吸收后的溶液經濃縮、結晶、過濾，得到NaNO2晶體，該晶體的主要雜質是__________(填化學式，下同)；吸收后排放的尾氣含量較高的氮氧化物是__________。

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