第5讲 生活中的含氮化合物(一)——氮的氧化物和硝酸[考纲要求] 1.知道氮气稳定的原因及用途。2.了解常见的氮的氧化物(NO、NO2)的性质及对环境的影响。3.会用硝酸的氧化性解释硝酸与金属、非金属及其他具有还原性物质反应的特点。考点一 氮气及氮的氧化物1．氮气(1)氮的固定使空气中__________的氮转化为__________的过程。(2)氮气的性质①物理性质纯净的N2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占总体积的______。②化学性质通常情况下，N2化学性质很稳定，只在高温、放电、催化剂等条件下才能发生一些化学反应。a．与H2反应：________________________________________________________________________。b．与O2反应：________________________________________________________________________。2．氮的氧化物氮有多种价态的氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等。完成NO和NO2的比较表：NONO2物理性质]颜色[毒性溶解性化学性质与O2反应2NO＋O2===2NO2与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO实验室制法(填化学方程式)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O与人体、环境的关系①与血红蛋白结合使人中毒②转化成NO2形成酸雨、光化学烟雾形成酸雨、光化学烟雾特别提醒 (1)氮的氧化物都是大气污染物。19\n(2)空气中NO2是造成光化学烟雾的主要因素。(3)空气中NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂等。(4)NO2：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主。NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。1．根据氮在元素周期表中的位置可知氮元素是一种活泼的非金属，为什么氮气很稳定？2．农谚“雷雨发庄稼”，写出雷雨时，雨水中形成稀硝酸的化学方程式。3．相同质量的镁条分别在氧气、氮气和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大到小的顺序是________________；过量的镁条分别在相同状况下相同体积的氧气、氮气和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大到小的顺序是________________________________________________________________________。(空气中的CO2可忽略)4．如何鉴别NO2与溴蒸气？5．将容积为50mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。氮的氧化物的几种计算的方法(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时，可依据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用气体体积的变化差值进行计算。(2)NO2和O2的混合气体溶于水时，由反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行计算。①当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，恰好完全反应，无气体剩余。②当V(NO2)∶V(O2)>4∶1时，NO2过量，剩余气体为NO。③当V(NO2)∶V(O2)<4∶1时，O2过量，剩余气体为O2。(3)NO和O2的混合气体溶于水时，由反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算。①当V(NO)∶V(O2)＝4∶3时，恰好完全反应。②当V(NO)∶V(O2)>4∶3时，剩余气体为NO。③当V(NO)∶V(O2)<4∶3时，剩余气体为O2。(4)NO、NO2、O2三种混合气体同时通入水中，可先按反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO求出NO2与水反应生成NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积，得NO的总体积，再按反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算。(5)通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温常压下它们存在着一个平衡：2NO2N2O4，在涉及NO219\n气体颜色变化、压强、密度、相对分子质量等问题时，要考虑此可逆反应的存在。考点二 硝酸1．物理性质色味态：______________________；挥发性：____挥发；水溶性：________________；发烟硝酸：________________________________________________________________________。2．化学性质3．工业上制备硝酸流程写出上述转化的化学方程式①________________________________________________________________________②________________________________________________________________________③________________________________________________________________________6．发现盛放浓硝酸的试剂瓶中硝酸显黄色，如何处理？7．铝和铁在浓硝酸中“钝化”是化学变化吗？8．在下列反应中，硝酸既表现氧化性又表现酸性的是( )A．FeO和HNO3B．Al(OH)3与HNO3C．H2S和HNO3D．CH3与HNO3特别提醒 (1)硝酸既有酸性又有强氧化性，当生成硝酸盐时表现出酸性，当化合价发生变化时表现出氧化性。(2)硝酸有强氧化性，硝酸浓度越大氧化性越强，硝酸浓度越小氧化性越弱，但产物氮的化合价越低，这是因为浓HNO3氧化性很强，在反应过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在，继续被氧化成高价的氮的氧化物，所以产物为NO2；在稀硝酸中生成的NO2继续被还原为低价产物。19\n硝酸与金属、非金属反应的一般规律1．硝酸与金属反应的一般规律(1)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO。(2)足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生改变。(3)金属与HNO3反应的一般通式为①金属＋浓硝酸―→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占。②金属＋稀硝酸―→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占；表现酸性生成硝酸盐的HNO3占。2．硝酸与非金属反应的规律(1)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水。(2)与非金属反应，HNO3表现强氧化性，不表现酸性。【例1】 在浓硝酸中放入铜片：(1)开始反应的化学方程式为________________________________________________________________________，实验现象为________________________________________________________________________。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若将12.8g铜与一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，得NO、NO2混合气体5.6L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是________。金属与硝酸反应计算题1．思维模型19\n2．计算中的守恒思想的应用(1)原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。(2)得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。(3)电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有：c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。(4)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。【例2】 足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是( )A．60mLB．45mLC．30mLD．15mL【例3】 将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答：(1)NO的体积为______L，NO2的体积为______L。(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol·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。(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________g。有关硝酸氧化性的实验探究浓、稀HNO3均具有强氧化性，为了证明其强氧化性，要对其还原产物进行检验，金属与HNO3的反应一直是高考的热点，主要考查方式有现象的描述、装置的选择、实验的设计是否符合环保、化学计算等。【例4】 如图是用浓硝酸、铜片、水等试剂探究浓、稀硝酸的19\n强氧化性并观察还原产物的实验装置。Ⅰ.浓硝酸的强氧化性实验将铜片置于具支试管的底部，在分液漏斗中加入约5mL浓硝酸，往具支试管中放入约2mL浓硝酸，用排水法收集产生的气体。(1)具支试管中发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)实验中观察到能证明浓硝酸具有强氧化性的现象________________________________________________________________________。Ⅱ.稀硝酸的强氧化性实验(3)上述反应完成后，欲进一步证明稀硝酸也具有强氧化性，紧接的简便、合理的实验操作是________________________________________________________________________。(1)能证明稀硝酸与铜反应产生NO的实验现象是________________________________________________________________________(填写代号)。A．c中收集到无色气体B．c中收集到的无色气体接触空气后变为红棕色C．b中产生的无色气体接触空气后变为红棕色Ⅲ.实验反思(5)利用该装置先进行铜与浓硝酸反应，再进行铜与稀硝酸反应的实验，其好处是________________________________________________________________________。Ⅳ.问题讨论用等质量的铜片与等体积的浓硝酸、稀硝酸(硝酸均过量)反应时，发现反应后所得溶液前者呈绿色，后者呈蓝色。对此有两种看法：①两者颜色不同的原因是因为Cu2＋浓度差异引起的。②前者溶液呈绿色，是因为生成的红棕色NO2溶解于溶液中引起的。(6)你认为上述看法________(填“①”或“②”)合理。若是①合理，说明理由，若是②合理，设计一个简单实验证明：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。高考题组一 有关氮的氧化物及硝酸所参与的离子反应1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”(1)NO2与水的反应：3NO2＋H2O===2NO＋NO＋2H＋( )(2022·江苏，6B)(2)用稀NaOH溶液吸收NO2：2OH－＋2NO2===NO＋NO↑＋H2O( )(2022·江苏，3C)19\n(3)铁与稀HNO3反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑( )(2022·广东理基，32A)(4)FeS溶于稀HNO3：FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑( )(2022·新课标全国卷，12A)(5)在1.0mol·L－1的KNO3溶液中，H＋、Fe2＋、Cl－、SO可以大量共存( )(2022·江苏，4A)高考题组二 氮的氧化物2．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”(1)CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在( )(2022·山东理综，13C)(2)NO可用于某些疾病的治疗( )(2022·上海，4D)3．发射“嫦娥二号”的长三丙火箭由三个子级构成。其中一子级上部装有液体四氧化二氮(N2O4)，下部装有液体偏二甲肼(C2H8N2)。发动机内燃烧的化学方程式为C2H8N2＋2N2O4―→3N2＋2CO2＋4H2O，该反应中( )A．C2H8N2发生还原反应B．C2H8N2是氧化剂C．N2O4发生氧化反应D．N2O4是氧化剂4．(2022·宁夏理综，7)将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积变为11.2L(体积均在相同条件下测定)，则该氮氧化合物的化学式为( )A．NO2B．N2O3C．N2OD．N2O45．(2022·台湾，25)某氮氧化合物的一分子中含有38个电子。试问该氮氧化合物是下列的哪一选项( )A．NO B．NO3 C．N2O D．N2O3 E．N2O56．[2022·山东理综，28(1)]研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为________________________________________________________________________。利用反应6NO2＋8NH37N2＋12H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是________L。7．(2022·上海，31)烟气中NOx是NO和NO2的混合物(不含N2O4)。(1)根据废气排放标准，1m3烟气最高允许含400mgNOx。若NOx中NO质量分数为0.85，则1m3烟气中最高允许含NO__________L(标准状况，保留2位小数)。(2)工业上通常用溶质质量分数为0.150的Na2CO3水溶液(密度1.16g·mL－1)作为NOx吸收剂，该碳酸钠溶液物质的量浓度为______________mol·L－1(保留2位小数)。(3)已知：NO＋NO2＋Na2CO3===2NaNO2＋CO2①2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2②19\n1m3含2000mgNOx的烟气用质量分数为0.150的碳酸钠溶液吸收。若吸收率为80%，吸收后的烟气________排放标准(填“符合”或“不符合”)，理由：__________________。(4)加入硝酸可改变烟气中NO和NO2的比，反应为：NO＋2HNO3===3NO2＋H2O当烟气中n(NO)∶n(NO2)＝2∶3时，吸收率最高。1m3烟气含2000mgNOx，其中n(NO)∶n(NO2)＝9∶1。计算：①为了达到最高吸收率，1m3烟气需用硝酸的物质的量(保留3位小数)。②1m3烟气达到最高吸收率90%时，吸收后生成NaNO2的质量(假设上述吸收反应中，反应①比反应②迅速。计算结果保留1位小数)。高考题组三 硝酸8．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”(1)在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解( )(2022·北京理综，8B)(2)a(HNO3)、b(NO)、c(NO2)可实现间的转化( )(2022·江苏，3B)(3)左图：微热稀HNO3片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无色( )(2022·广东理综，23C)9．(2022·北京理综，27)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3mol·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NO2反应。2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O19\n(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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(1)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个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是(选填序号字母)____________。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，观察颜色变化读懂实验目的，分清装置的,作用是解好实验题的秘诀考生答卷案例——找错纠错失分原因分析第(2)问中不能写出完整的操作“关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内”。原因是考虑不周。只考虑到在得到NO之前要排净装置内的空气，而忽略了要防止NO排放到空气中的细节。不能准确回答第(4)问中装置②的作用和第(5)问。原因是没读懂实验目的是为了验证“浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO”。第(6)问没有选全。原因是没读懂目的是为了验证“溶液过浓导致还是因为溶有气体NO2所致”。19\n解决方案与规范指导：1.高考现场：解决综合实验题的基本思路是：明确实验目的→将大装置按实验步骤拆分→明确每一个小装置的作用。对于有气体参与的实验，其实验装置的组装有一定的规律，一般为→→→。2．复习时：实验考题主要涉及两大类问题：制备实验和性质实验。(1)制备一些较“娇气”的物质时，有一些特殊的注意事项，如：制备NO或是Fe(OH)2之前都要先赶走氧气。(2)性质实验①探索性实验方案的设计，程序为物质→实验事实→科学抽象→结论②验证性质实验方案设计，程序为物质→性质推测→实验验证→结论19\n课时规范训练教材习题回扣1．在实验室，下列试剂中需要用棕色试剂瓶保存的是( )A．浓硝酸B．浓硫酸C．碳酸钠溶液D．氯化钡溶液2．选用下列物质填空(填序号)：①二氧化碳 ②二氧化硫 ③氮氧化物 ④氟氯烃(1)会破坏臭氧层的物质是______。(2)过量会导致温室效应加剧的物质是______。(3)造成酸雨的物质是______。(4)导致光化学烟雾的物质是______。3．氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ①2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O ②在反应①中，氧化剂是______，还原剂是______。在反应②中，氧化剂是______，还原剂是______。(2)汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳，消除这两种物质对大气污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成氮气和二氧化碳，该反应的化学方程式为________________________。(3)氨气亦可用来处理氮氧化物。例如，氨气与二氧化氮发生如下反应：6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O若某工厂排出的尾气中二氧化氮含量为0.5%(体积分数)，处理1×103m3(标准状况)这种尾气，需要氨气______kg。能力提升训练一、单项选择题1．下列事实中可说明氮的非金属性很强的是( )A．氮气的氮原子间存在共价三键B．氮气既难氧化也难还原C．N2的化学性质比P4(白磷)稳定D．HNO3是一种强酸2．把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是( )A．氧气B．二氧化氮C．二氧化氮和氧气D．二氧化氮和一氧化氮19\n3．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是( )A．V1>V2>V3B．V1>V3>V2C．V2>V3>V1D．V3>V1>V24．烧瓶中放入铜片和稀硝酸，用酒精灯加热来制取较纯净的一氧化氮，反应开始后发现烧瓶中充满红棕色气体，则应( )A．立即接上收集容器，用向上排空气法收集B．待烧瓶中红棕色气体消失后，用向上排空气法收集C．待烧瓶中红棕色气体消失后，用排水法收集D．立即用排水法收集5．将相同质量的铜片分别和过量浓硝酸、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，后者少二、不定项选择题6．每年春季是疾病、流行性传染病多发的季节。几年前的SARS至今让人心悸。最新的研究表明：一氧化氮吸入治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述不正确的是( )A．一氧化氮是一种无色的气体B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C．含等质量氧元素的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等D．一氧化氮溶于水，不能用排水法收集7．如右图所示为装有活塞的密闭容器，内盛22.4mLNO。若通入11.2mL氧气(气体体积均在标准状况下测定)，保持温度和压强不变，则容器内混合气体的密度是( )A．等于1.369g·L－1B．等于2.054g·L－1C．在1.369g·L－1和2.054g·L－1之间D．大于2.054g·L－18．将3.2gCu跟30.0mL10.0mol·L－1的HNO3充分反应，还原产物有NO和NO2，若反应后溶液中有amolH＋，则此时溶液中含NO的物质的量为( )A．0.5amolB．(0.1＋a)molC．0.1amolD．2amol9．将22.4g铁粉逐渐加入到含HNO30.8mol的稀HNO3中，反应生成气体的物质的量(x)随消耗铁粉的物质的量(y)的变化关系如图所示，其中正确的是( )19\n10．为了除去NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理(反应方程式：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O)。现有由amolNO、bmolNO2、cmolN2O4组成的混合气体恰好被VL氢氧化钠溶液吸收(无气体剩余)，则此氢氧化钠溶液的物质的量浓度最小为( ) A.mol·L－1B.mol·L－1C.mol·L－1D.mol·L－111．如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12mol·L-1的硝酸，加热充分反应后，下列微粒在体系中一定大量存在的是( )A．NOB．Fe3＋C．NOD．NO2三、非选择题12．工业上用铜屑和浓硝酸为原料制取硝酸铜。在实际生产中，先把铜屑在空气中灼烧，再跟用等体积水稀释的浓硝酸反应来制取硝酸铜。请回答下列问题：(1)不宜于用铜屑直接跟硝酸反应来制取硝酸铜的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)浓硝酸用等体积水稀释的目的是________________________________________________________________________。(3)要得到硝酸铜晶体，应选用____________。(4)反应中硝酸表现出________性。13．甲、乙、丙均为中学化学常见的气体单质，A、B、C为常见的化合物，已知：①A和B都极易溶于水，用两根玻璃棒分别蘸取A和B的浓溶液后，相互靠近会看到白烟。②各物质之间存在如图所示的转化关系→CC溶液请回答下列问题：(1)C溶液显________性(填“酸”、“碱”或“中”)，理由是________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。19\n(2)乙和甲反应生成A的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。C和氢氧化钠溶液生成A的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙气体通入1L氢氧化钠溶液中恰好完全反应，此时电子转移为2mol，则氢氧化钠溶液的物质的量浓度为__________。(4)常温下，向含白色沉淀M的浊液中加入氯化钠固体，M的溶解度将________(填“增大”、“减小”或“不变”)，Ksp(M)将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。14．在如图所示的实验装置中，盛有足量水的水槽里放有两个烧杯，小烧杯里放有铜片和浓硝酸，小烧杯外面倒扣一大烧杯。请回答下列问题：(1)实验过程中，一定能观察到的现象有________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)用该装置做铜与浓硝酸反应的实验，最突出的优点是________________________________________________________________________。(3)若要验证最终得到的气体中是否有NO，最简便的方法是________________________________________________________________________。15．为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，某校学生实验小组设计了一个实验，其装置如下图所示(加热装置和固定装置均已略去)，B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球。(1)实验时，先将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸接触产生气体，当C处产生白色沉淀时，立刻将B装置上提，使之与稀硝酸分离。该组学生设计此步操作的目的为________________________________。(2)将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加热，在装置A中产生无色气体，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)装置E中开始时出现浅红棕色气体，用F向E中鼓入空气后，可观察到烧瓶E内气体颜色加深，产生上述现象的原因是19\n________________________________________________________________________。(1)一段时间后，C中白色沉淀溶解，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)装置D的作用是____________________________。19\n答案基础再现·深度思考考点一1．(1)游离态 化合态氮 (2)①4/5 ②N2＋3H22NH3N2＋O22NO2．无色 红棕色 有毒 有毒 不溶 能溶考点二1．无色有刺激性气味的液体 易 与水以任意比互溶 质量分数大于98%的硝酸2．试液变红 试液先变红后褪色 4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O3．①4NH3＋5O24NO＋6H2O②2NO＋O2===2NO2③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO深度思考1．氮气的性质不仅与原子结构有关，还与氮分子的构成有关；氮气分子中的N≡N键，键能很大，分子结构稳定，故分子很稳定。2．N2＋O22NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。3．MgO>MgO、Mg3N2>Mg3N2 Mg3N2>MgO、Mg3N2>MgO4．由于NO2和Br2在性质上有不少相似性：①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反应；④均为红棕色等。所以不能用淀粉KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以用下列方法鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗法。5．18∶7 43∶76．硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热会发生分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致，所以消除的方法是通入O2(或空气)，使其发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处。7．是化学变化，钝化是在铁、铝的表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了金属与硝酸的进一步反应。8．A [硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的典型特征是既有硝酸盐的生成又有氮元素较低价化合物的生成。对照四个选项。A符合题意；B只起酸的作用；C只起氧化剂的作用；D只作为反应物。]规律方法·解题指导【例1】 (1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 铜片逐渐溶解，溶液逐渐变蓝，有红棕色气体产生(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)加入稀硫酸后，H2SO4电离出H＋，与原溶液中的NO与Cu反应：3Cu＋2NO＋8H＋19\n===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(4)0.65mol【例2】 A [O2为氧化剂，Cu为还原剂，HNO3相当于仅仅发生了复分解反应，则n(Cu)＝2n(O2)＝0.15mol，n(NaOH)＝2n(Cu)＝0.3mol，V(NaOH)＝＝0.06L＝60mL，故选A。]【例3】 (1)5.824 5.376(2) (3)57.8【例4】 (1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(2)生成蓝色溶液，放出红棕色气体(3)往分液漏斗中加水稀释浓硝酸，打开活塞，放入稀硝酸(4)C(5)利用Cu与浓硝酸反应生成的NO2排出具支试管中的空气，有利于观察Cu与稀硝酸的反应产物(6)② 往蓝色溶液中通入NO2，溶液变成绿色(或加热绿色溶液，有红棕色气体产生，溶液变成蓝色)解析 Ⅰ.铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，实验中具支试管中溶液变蓝，且有红棕色气体产生。Ⅱ.向试管中加水将浓硝酸稀释后，可以继续进行铜与稀硝酸反应的实验，这样可以利用Cu与浓硝酸反应产生的NO2排出具支试管中的空气，有利于观察铜与稀硝酸反应的产物。Ⅳ.由于硝酸均过量，铜的质量相同，溶液的体积相同，所以铜无论是与稀硝酸反应，还是与浓硝酸反应，生成的Cu2＋的浓度是相同的，看法①是不合理的，可通过向蓝色溶液中通入NO2看溶液是否变绿，或加热绿色溶液看是否有红棕色气体产生来证明。真题重组·规范集训1．(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×2．(1)× (2)√3．D [分析反应中有关元素的化合价变化情况，C2H8N2中C、N元素的化合价均升高，N2O4中N元素的化合价降低，故N2O4是氧化剂，C2H8N2是还原剂，C2H8N2发生氧化反应，N2O4发生还原反应，故D项正确，其他各项均错误。]4．A [氮氧化合物与灼热铜粉反应的化学方程式为2NOx＋2xCu2xCuO＋N2。根据题目给定的数据可判断氮氧化合物为NO2。]5．D [147N：原子序数为7、含7个电子；168O：原子序数为8、含8个电子；D选项中N2O3所含电子数为7×2＋8×3＝38，符合题意。]6．3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 6.72解析 根据题给化学方程式可知当6molNO2全部参加反应时，转移电子6mol×(4－0)＝24mol，故转移1.2mol电子时，消耗NO20.3mol，即6.72L。7．(1)0.25 (2)1.64 (3)不符合 因吸收后烟气总体积减小，NOx含量仍超过400mg·m－319\n(4)①30g·mol－1·n(NO)＋×46g·mol－1·n(NO)＝gn(NO)＝0.057molNO＋2HNO3===3NO2＋H2Ox 2x 3x＝ x＝0.0176moln(HNO3)＝2x＝0.0352mol②n(NaNO2)＝2n(NO)＋[n(NO2)－n(NO)]＝0.0887molm(NaNO2)＝0.0887mol×69g·mol－1×90%＝5.5g8．(1)× (2)√ (3)×9．(1)3mol·L－1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内(3)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(4)将NO2转化为NO 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(5)装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色(6)acd课时规范训练教材习题回扣1．A2．(1)③④ (2)① (3)②③ (4)③3．(1)NO2 NO NO2 NO2 (2)2CO＋2NO催化剂,CO2＋N2 (3)5.06能力提升训练1．D 2.C 3.B4．C [3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，NO因与空气中的O2反应生成红棕色的NO2，同时还含有N2，所以想得到较纯净的NO，必须待烧瓶中红棕色气体消失后，用排水法收集，答案为C。]5．B [本题主要考查学生对Cu与浓、稀硝酸反应原理的了解，同时综合考查了反应速率的影响因素、电子转移计算及NO和NO2的颜色等知识。铜片与浓、稀HNO3的反应方程式分别为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，因浓度越大反应速率越大，所以A错；又因NO2为红棕色，NO为无色，所以C错；因两种酸都过量，铜完全溶解，所以转移电子数相等，D错；由方程式不难看出，同质量的铜消耗浓HNO3多，故选B。]6．BD 7.D 8.B 9.C 10.C11．AD [本题对Fe与浓HNO3的反应由于相对量不同而得到不同产物的知识进行了考查。Fe与浓HNO3反应可能生成Fe(NO3)2(Fe过量)或Fe(NO3)3(Fe不足)和NO2。故一定存在NO和NO2。]19\n12．(1)铜跟浓硝酸直接反应会有氮的氧化物生成，既产生污染，又降低硝酸的利用率；铜屑在空气灼烧生成CuO，CuO跟HNO3反应没有氮的氧化物生成，既避免了污染，又提高了硝酸的利用率(2)浓硝酸易挥发、不稳定，对设备腐蚀严重(3)结晶法(或重结晶法) (4)酸13．(1)酸 NH＋4＋H2ONH3·H2O＋H＋(2)N2＋3H22NH3 NH＋4＋OH－NH3↑＋H2O(3)4mol·L－1 (4)减小 不变14．(1)铜片表面产生气泡，铜片变小并逐渐消失；小烧杯中溶液的颜色逐渐变成蓝色；大烧杯中有红棕色气体生成，随后气体颜色又逐渐褪去；大烧杯内液面上升，水槽中液面下降(2)反应体系封闭，无氮氧化物逸出，不污染环境(3)轻轻掀起倒扣的大烧杯，进入适量的空气，若有红棕色气体生成，则证明最终气体生成物为NO15．(1)产生二氧化碳，排出装置中的空气(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)二氧化碳密度大于空气，未能排尽烧瓶中的空气，少量NO与空气中的氧气反应生成少量的红棕色的NO2；鼓入空气后，NO与氧气反应，生成大量的红棕色二氧化氮(4)二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸使白色沉淀碳酸钙溶解(5)吸收尾气，防止污染大气解析 要验证铜与稀硝酸反应生成一氧化氮，则应将装置中的O2排出。当B中的CaCO3与稀硝酸接触时，生成CO2气体。CO2气体可将A中空气排尽，但由于CO2的密度大于空气的密度，因此E中采用向下排空气法是不能将空气排尽的。由于E中有残留的少量O2，因此当有NO生成时，E中有少量的NO2生成，从F鼓入空气时，E中生成的NO2增加，红棕色加深。随着反应的不断进行，E中生成的NO2会被排入C，在C中与水反应生成硝酸，将原来生成的CaCO3沉淀溶解。D装置用来吸收尾气，防止污染环境。19
