第18講硝酸的性質人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響

RTT【學習目標】

1.掌握硝酸的主要性質。

2.認識硝酸在工業(yè)和農業(yè)生產中的重要意義。

3.了解工業(yè)制硝酸的原理

4.認識氮的化合物在農業(yè)生產中的應用及對生態(tài)環(huán)境的影響

【基礎知識】

一、硝酸的性質

1.實驗探究硝酸的性質

一一一

實驗裝虐

稀

濃

濃

硝

硝

置硝

酸

酸

-銅酸<r,"-銅-鐵片

及操作濃硝酸q

瓶口產生包反應緩慢，有少反應劇烈，有大量

實驗現

霎，聞到刺激量無色氣泡產紅棕色氣泡產生,無明顯現象

象

性氣味生，溶液變藍溶液變藍

2.物理性質

顏色狀態(tài)氣味密度特性

無色液態(tài)刺激性比水的大易揮發(fā)

3.化學性質

(1)酸的通性

①電離方程式：HNO3=H++NO3一

②酸堿指示劑：能夠使石蕊試液變紅

③能與金屬、堿、堿性氧化物等反應

(2)不穩(wěn)定性

①性質：濃硝酸受熱或見光分解

受熱或光照

②反應：4HNO3（濃）4NO2T+O2T+2H2。

（3）強氧化性

稀硝酸3CU+8HNO3(稀)=^=3CU(NO3)2

一cJ+2NOt+4H2O

E名？濃硝酸CUXHN03（濃）=CU（NO3）2-

警理一+2NOJ+2H2O

用室溫時濃硝酸可使鐵、鋁表面形成

HNO3-氧化物保護膜

與非金屬

〔的吃丁CXHNC）3（濃）=^=4NO2t+CCht+2H2O

4.用途

（1）制造炸藥、染料等重要的化工原料

（2）實驗室里重要的化學試劑

二、人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響

化石燃料的燃燒［氮_＞產生光化學煙霧

植物體的焚燒產物M危害

農田土壤和動物排泄物一"年—J

中含氮化合物的轉化」」形成酸雨

（1）形成硝酸型酸麗

含氮物質_2^NO-°^NO2-^HNO3

（2）形成光化空煙霎

NCh和02go3型氫縛L有毒煙霧

（3）破壞臭氧層：NO催化03分解為。2

NO+O3=NO2+O9NO2+O—NO+O2

（4）水體富萱養(yǎng)化：水中含氮化合物引起水體污染

;

【考點剖析】

考點一：硝酸的強氧化性

（2021?吉林四平高一檢測）某學習小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對

強弱，按如圖裝置進行實驗（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、3moi稀硝酸、蒸儲水、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NO?反應：

2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O□

（1）實驗應避免有害氣體排放到空氣中。裝置③④⑥中盛放的藥品依次是

（2）滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后

（3）裝置①中發(fā)生反應的化學方程式是o

（4）裝置②的作用是，發(fā)生反應的化學方程式為

（5）該小組得出的結論所依據的實驗現象是o

【解析】（1）根據裝置特點和實驗目的，裝置⑤收集NO,裝置⑥中盛放NaOH溶液

吸收NO2,因為要驗證稀硝酸不能氧化NO,所以裝置③中應該盛放稀硝酸。（2）

由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾，所以滴加濃硝酸之前需要通入

一段時間C02趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內，

防止反應產生的NO氣體逸出。（3）Cu與濃硝酸反應：CU+4HNC）3（濃）=CU（N03）

2+2NO2T+2H?0。待濃硝酸變?yōu)橄∠跛岷?，Cu與稀硝酸反應：3CU+8HNO3（W）=3CU

（NO3）2+2NOT+4H2O。（4）裝置②中盛放蒸儲水，使NCh與H2O反應生成NO：

3NO2+H2O=2HNO3+NOO（5）NO通過稀硝酸溶液后，若無紅棕色NCh產生，說

明稀硝酸不能氧化NO,所以盛放稀硝酸裝置的液面上方沒有顏色變化即可說明。裝

置④中盛放的是濃硝酸，若濃硝酸能氧化NO,則裝置④液面的上方會產生紅棕色氣

體。

【答案】（1）3moi稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液

（2）通入CO2一段時間，關閉彈簧夾，將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內

（3）CU+4HNO3（濃）=Cu（N03）2+2NO2T+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?yōu)榧t棕色

【互動探究】（1）若反應后裝置①中還有銅片剩余，則再加入少量稀硫酸后，有什

么現象？

提示：溶液中含有N03,加入稀硫酸后，H2s電離出H+,H+、N03—與Cu反應放出

NOo所以反應現象是：銅片逐漸溶解，銅片上又有氣泡產生，反應的離子方程式為

+-2+

3CU+8H+2NO3=3CU+2NOT+4H2OO

（2）裝置④中發(fā)生反應的化學方程式是什么？

提示：裝置④中盛有濃硝酸，濃硝酸能將NO氧化成NO2,反應的化學方程式為

NO+2HNO3（濃）=3NO2t+H2Oo

【思維拓展】硝酸的強氧化性

1.硝酸和酸堿指示劑的反應

（1）紫色石蕊試液-濃硝酸>先變紅,后褪色

（2）紫色石蕊試液-稀硝酸.一只變紅,不褪色

2.硝酸和金屬的反應

（1）除Au、Pt等少數金屬外，硝酸幾乎可能氧化所有的金屬。

@Ag+2HNO3（濃）=AgNO3+NO2T+H2O

@3Ag+4HNO3（稀）=3AgNO3+NOt+2H2O

（2）活潑金屬與HNCh反應不生成H”HNCh的濃度不同，還原產物不同。

①還原產物

廠濃硝酸—>NOa

還原產物+*■稀硝酸—?NO

L■極稀硝酸—>用。、N?、NH4N1D3等

②表現性質：強氧化性和酸性

（3）Fe、Al與濃硝酸反應

①溫度不同，反應不同

L常溫條件:Fe、Al鈍化(化學變化)

濃HN(X—

「加熱條件:生成硝酸鹽+NO,+H2()

②應用：在常溫下用鋁質或鐵質容器盛放濃硝酸

4.濃硝酸和非金屬的反應

(1)反應規(guī)律：非金屬+濃硝酸▲最高價氧化物或其最高價含氧酸+NO2T

(2)反應舉例

①C+4HNO3(濃)^LCO2T+4NO2T+2H2。

②S+6HNO3(濃)H2SO4+6NO2T+3H2O

③P+5HNCX(濃)H3PO4+5NO2T+H,O

(3)表現性質：只表現出強氧化性

5.硝酸與還原性化合物反應

(1)—2價硫：3H2s+2HNO3(稀)=3S1+2NOt+4H2O

(2)+4價硫：3Na2so3+2HNO3(稀)=3Na2SO4+2NOt+H2O

+-

(3)一2價碘：6r+8H+2NO3=3I2+2NOT+4H2O

2++-3+

(4)+2價鐵：3Fe+4H+NO3=3Fe+2H2O+NOt

考點二：

例2.25.6gCu完全溶于適量濃硝酸中，收集到氮的氧化物(含NO、N2O4>

NO2)若干，這些混合氣體恰好能被500mLimol/LNaOH溶液完全吸收，生成的鹽溶

液中NaNCh和NaNCh的物質的量之比為(已知：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O,

2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O)()。

A.2：1B.1：1C.4：1D.1：3

【解析】選C。縱觀反應始終，容易看出只有兩種元素的價態(tài)有變化，其一是Cu到

Cu(NO3)2，每個Cu升2價，失2個電子；另一個是HNO3到NaNCh，每個N降2價，

得2個電子。根據電子轉移守恒可知，銅失去的電子等于HNO3到NaNCh得到的電子,

64g

故2a(Cu)=2n(NaNCh),故w(NaNO2)=n(Cu)='=0.1moL氣體與

64g/mol

氫氧化鈉反應的鹽溶液為NaNCh、NaNCh混合溶液，根據鈉離子守恒有w(NaNCh)

+

+?(NaNO2)=w(Na+),所以溶液中"(NaNCh)=?(Na)—/(NaNCh)=0.5Lxlmol/L

—0.1mol=0.4moL溶液液中NaNCh和NaNCh的物質的量之比為0.4mol：0.1mol=4：

lo

例3-將2.4gFe、Mg合金投入到足量的稀硝酸中，金屬與硝酸恰好完全反應,

共收集到標準狀況下的氣體VL(硝酸被還原成NO),若向反應后的溶液中加入足量

的NaOH溶液，待金屬元素全部沉淀后，再將沉淀過濾、洗滌、灼燒后稱量，質量為

3.6g。則收集到的氣體體積V值可為()。

A.0.986B.1.12C.3.36D.6.72

【解析】選B。灼燒后得到的固體是MgO和Fe2O3的混合物，質量增加的是O,一的質

量，4m=4m(0廠)=3.6g—2.4g=L2g,n(0廠)=,2g—=0.075mol,所以金

16g/mol

屬離子所帶的電荷的總物質的量為2x0.075mol=0.15mol,即2.4gFe、Mg合金失去的

電子的總物質的量為0.15moL由電子守恒：n(NO)x(5_2)=0.15moL所以為

(NO)uO.OmoLV(NO)=0.05molx22.4L/mol=1.12Lo

例4.(2021.肇慶高一檢測)在1L溶液中含有Fe(NO3)3和H2SO4兩種溶質，

其濃度分別為0.2molir和1.5mol?L-1,現向該溶液中加入39.2g鐵粉使其充分反應，

下列有關說法正確的是()?

A.反應后溶液中Fe3+物質的量為0.8mol

B.反應后產生13.44LH2(標準狀況)

C.反應后溶液中Fe2+和Fe?+物質的量之和為0.9mol

D.由于氧化性Fe3+>H+,故反應中先沒有氣體產生后產生氣體

【解析】選C。Fe(NO3)3和H2sO4的物質的量分別為0.2mol、1.5moLn(Fe3+)=

0.2mol,"(NO3-)=0.2molx3=0.6mol,zz(H+)=1.5molx2=3mobw(Fe)=3"2g

56g/mol

+

=0.7mol,氧化性為HNO3>Fe3+>H+,則可能發(fā)生的反應依次為：Fe+4H+NO3^=

3+3+2++2+

Fe+NOt+2H2O>Fe+2Fe=3Fe.Fe+2H=Fe+H2T，貝U：

Fe+4H++NO3—二=Fe3++NOT+2H2O

力口入/mol0.730.600

反應/mol0.62.40.60.60.6

剩余/mol0.10.600.60.6

則該反應后剩余”(Fe)=0.1mol,n(H+)=0.6mol,n(Fe3+)=0.2mol+0.6mol=

0.8mol,再根據Fe+2Fe3+=3Fe2+計算

Fe+2Fe3+=3Fe2

力口入/mol0.10.80

反應/mol0.10.20.3

剩余/mol00.60.3

則Fe完全反應，沒有剩余，溶液中存在0.6molFe3+、0.3molFe2+o反應后溶液中Fe3+

的物質的量為0.6mol,故A錯誤；因為鐵完全反應，剩余不會發(fā)生反應Fe+2H+=

2+2+

Fe+H2t，則沒有氫氣生成，故B錯誤；反應后溶液中存在0.6molFe3+、0.3molFe,

反應后溶液中Fe2+和Fe3+物質的量之和為0.9mol,故C正確；氧化性為HNC)3>Fe3+>

H+,先發(fā)生反應Fe+4H++NO3-=Fe3++NOT+2H2O,所以有NO氣體生成，故D錯誤。

【思維拓展】金屬與硝酸反應的計算

1.硝酸與金屬反應的規(guī)律

硝酸與金屬單質反應時一部分被還原，一部分生成硝酸鹽，故硝酸既表現了酸

性又表現了氧化性，但硝酸與金屬反應一般不生成H2O

(1)硝酸與銅的反應：

在反應中硝酸的作用可用下圖表示：

CU(NO)2、NOCU(NO3)2、NO

Cu-----------3-----------2--------------------------?

濃硝酸稀硝酸

可以看出，隨HNO3濃度的降低，還原產物會由NO2變成NO。

①由氮原子守恒可知，無論是NO2還是NO,被還原的硝酸與被還原生成氣體

的物質的量總是相等的；

②未被還原的NO3「與CiP+結合成Cu(NO3)2-NO3-的物質的量為Ci?+物質的

量的2倍；

③運用電子守恒、原子守恒,便可順利求解參加反應的CU、HNC>3以及產物NO2>

NO之間量的關系。

(2)稀硝酸與鐵的反應：

@Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NOT+2H2O

②3Fe（過量）+8HNO3（?。?3Fe（NO3）2+2NOT+4H2O

反應物的量與生成物的關系如圖所示：

Fe(NO)Fe(NO)

Fe(NO)3332Fe(NO)

33反應32

反應①反應②

01z?(Fe)

48

W(HNO3)

上述反應首先發(fā)生反應①，若Fe剩余再發(fā)生反應③Fe+2Fe（NCh）3=3Fe（N03）2,

合并①③即可得反應②。所以，無論反應①還是反應②，被還原的HN03皆占參與

反應的HNCh的工。

4

2.常用解題方法

（1）原子守恒：n（HNO3）=w（NO3D+n（還原產物中氮原子）。

（2）電子守恒：氮原子得到的電子數等于金屬原子失去的電子數。

（3）電荷守恒：NT+和H+所帶正電荷總數等于NCh一所帶負電荷總數

（4）利用離子方程式計算：

硝酸與硫（鹽）酸混合液跟金屬的反應，當金屬足量時，不能用硝酸與金屬

反應的化學方程式計算，應用離子方程式計算，因為生成的硝酸鹽中的NCh一借助硫

（鹽）酸中的H+仍能繼續(xù)與金屬反應。

考點三：氮及其化合物間的轉化關系

（1）反應④的化學方程式為,該反應的氧化劑

為,還原劑為O

（2）補充并配平反應②的化學方程式：―NH3+_O2=^NO+o

（3）化學反應______（填序號）是非氧化還原反應，離子方程式為o

（4）有人設計了一個反應來制備硝酸NO2+NH3—HNO3+H2O（未配平），你認為

該反應______（填“能”或“不能”）發(fā)生，理由是O

【解析】（1）在反應3NO2+H2O=2HNO3+NO中，二氧化氮中氮元素的化合價既升

高（+4-+5）,又降低（+4-+5）,所以二氧化氮既是氧化劑又是還原劑。（2）

氨氣和氧氣在催化劑的作用下被氧氣氧化成NO,同時生成H2O,其反應的化學方

催什齊||

程式為：4NH3+5O2^^4NO+6H2OO（3）反應①、②、③都有單質參加，都是

氧化還原反應，反應④NCh—HNCh，化合價發(fā)生變化，屬于氧化還原反應，反應⑤

NO-NO2，化合價發(fā)生變化，屬于氧化還原反應，反應⑥的化學方程式為：

NH3+HNO3=NH4NO3，各元素的化合價都沒有發(fā)生變化，屬于非氧化還原反應，

++

離子方程式為NH3+H=NH4O（4）若該反應能夠發(fā)生，則NO2-HNO3，氮元素

的化合價升高，NH3-HN03,氮元素的化合價也升高，不能滿足“在氧化還原反應

中，元素的化合價既有升高的，又有降低的“原理，所以該反應不能發(fā)生。

【答案】（1）3NO2+H2O=2HNO3+NONO2、NO2

（2）4、5、4、6H2O

++

（3）⑥NH3+H=NH4（4）不能，化合價只有升高，沒有降低

【思維拓展】氮及其化合物間的轉化關系

1.氮元素的價類圖

2.氮元素的化合價與氧化性、還原性的關系

價態(tài)代表物性質

-3NH3、Mg3N2>NH4CI只有還原性

0N2

+1N2O

+2NO既有氧化性，又有還原性

+3N2O3、HNCh、NaNO2

+4NO2、N2O4

只有氧化性

+5N2O5、HNO3、NaNO3

一、選擇題

1.（2020?江蘇學考真題）下列氣體排放到空氣中，不會導致酸雨的是（）,

A.NOB.NO2C.CO2D.SO2

【解析】選C。一氧化氮屬于氮氧化物，排放到空氣中，會引起酸雨，故A錯誤；二

氧化氮屬于氮氧化物，排放到空氣中，會引起酸雨，故B錯誤；二氧化碳為空氣的成

分，過量排放會引起溫室效應，故C正確；二氧化硫排放到空氣中會引起酸雨，故D

錯誤。

2.（2021?日照高一檢測）下列污染現象主要與NO?有關的是（）。

A.臭氧空洞B.水體富營養(yǎng)化

C.光化學煙霧D.溫室效應

【解析】選C。引起污染的主要物質：臭氧空洞一氟氯燒，水體富營養(yǎng)化一含N、P、

K物質，光化學煙霧一NO、NO2，溫室效應一CO2。

3.久置的硝酸呈黃色的原因是（）。

A.硝酸露置在空氣中被氧氣氧化了

B.硝酸露置在空氣中被氮氣還原了

C.硝酸見光或受熱分解產生的NO2再溶于硝酸中

D.硝酸是強氧化性酸

【解析】選C。硝酸具有強氧化性，不會被空氣中的氧氣氧化，故A錯誤；硝酸具有

強氧化性，氮氣的性質穩(wěn)定，二者在常溫下不會反應，故B錯誤；硝酸不穩(wěn)定，見光

或受熱分解產生的NO2再溶于硝酸中使溶液呈現黃色，故C正確；硝酸是強氧化性酸,

但與硝酸呈黃色無關，故D錯誤。

4.對于硝酸的物理性質，下列敘述中，不正確的是（）。

A.可以與水以任意比互溶

B.不易揮發(fā)

C.有刺激性氣味

D.質量分數在95%以上的硝酸為發(fā)煙硝酸

【解析】選B。硝酸是一種易揮發(fā)的液體。

5.在反應C+4HNO3（濃）2T+4NChT+2H2。中濃硝酸表現出（）。

A.酸性B.揮發(fā)性C.強氧化性D.不穩(wěn)定性

【解析】選C。酸性是硝酸中氮元素化合價不變生成鹽，反應中不符合，故A不符合;

揮發(fā)性是硝酸的微粒性質，故B不符合；在反應C+4HNO3（濃）

q=CO2T+4NChT+2H2。中濃硝酸溶液中硝酸中氮元素化合價從+5價全部變化為+4

價，說明硝酸的氧化性，故C符合；不穩(wěn)定性是指硝酸見光或加熱分解的性質，故D

不符合。

6.下列離子方程式正確的是（）。

+2+

A.Zn與稀硝酸反應：Zn+2H=Zn+H2T

+-2+

B.Fe與過量稀硝酸反應：3Fe+8H+2NO3=3Fe+2NOt+4H2O

+-3+

C.過量鐵粉與稀硝酸反應：Fe+4H+NO3=Fe+NOt+2H2O

D.Cu與稀硝酸反應：3Cu+8H++2NO3——3Cu2++2NOT+4H2。

【解析】選D。A項，不產生H2；B項，應生成Fe3+；C項，應生成Fe?+。

7.在下列反應中，HNO3既表現出氧化性，又表現出酸性的是（）o

A.H2S+2HNO3（濃）=S；+2NO2t+2H2O

B.Fe2O3+6HNO3=2Fe（NO3）3+3H2O

C.4HNO3^L4NO2t+O2t+2H2O

D.3CU+8HNO3=3CU（NO3）2+2NOt+4H2O

【解析】選D。A項反應中硝酸只表現氧化性；B項硝酸只表現酸性，不是氧化還原

反應；硝酸分解，既表現出氧化性，又表現出還原性，不表現出酸性；硝酸被還原

生成NO,表現為氧化性，生成硝酸銅，表現為酸性。

8.（2021?泉州高一檢測）明崇禎年間《徐光啟手跡》記載：“綠磯五斤，硝（硝酸

鉀）五斤，將磯炒去，約折五分之一，將二味同研細，次用鐵作鍋，……鍋下起火,

取氣冷定，開壇則藥化為強水。五金入強水皆化，惟不化強水中，加鹽則化?！币韵?/p>

說法不正確的是（）。

A.“強水”主要成分是硝酸

B.“將磯炒去，約折五分之一”是指綠帆脫水

C.“鍋下起火，取氣冷定”描述了蒸播的過程

D.“五金入強水皆化”過程產生的氣體都是H2

【解析】選D。根據“五金入強水皆化、惟不化強水中”判斷“強水”主要成分是硝酸，

故A正確；“將磯炒去，約折五分之一”是指綠帆脫水，故B正確；“鍋下起火，取氣

冷定”描述了蒸儲的過程，故C正確；“五金入強水皆化”是指金屬溶于硝酸，過程產

生的氣體主要是氮的氧化物，故D不正確。

9.（2021?江蘇常州高一上期末）銅粉放入稀硫酸溶液中，加熱后無明顯現象發(fā)生。

當加入一種鹽后，銅粉的質量減少，溶液呈藍色。有下列鹽：?Fe2（SO4）3；②Na2co3;

③KNO3；@FeSO4；⑤Fe3O4；@Fe2O3；⑦HC1,符合條件的組合為（）。

A.①③⑤⑥B.①③④⑥

C.①③⑤⑦D.①③④⑦

【解析】選A。加入①后也能溶解銅，鐵離子跟銅反應，生成銅離子和亞鐵離子；

加入③后硝酸鉀電離出的硝酸根在稀硫酸的環(huán)境下可以將銅氧化成銅離子；加入⑤

后硫酸和四氧化三鐵反應生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，硫酸鐵可以將銅氧化；加入⑥后

稀硫酸和三氧化二鐵反應生成硫酸鐵，硫酸鐵可以將銅氧化成銅離子，故A正確；

加入④FeSCU，硫酸亞鐵和銅反應，故B錯誤；加入⑦HC1,銅不與鹽酸反應，故C

錯誤；加入④、⑦硫酸亞鐵、鹽酸都不與銅反應，故D錯誤。

10.（2021.廣州高一檢測）關于硝酸的說法正確的是（）。

A.常溫下，向濃硝酸中投入Fe片，不會產生大量的紅棕色氣體，沒有反應發(fā)

生

B.與金屬反應時，稀硝酸可能被還原為更低價態(tài)，則稀硝酸氧化性強于濃硝酸

C.硝酸電離出的H+,能被Zn、Fe等金屬還原成H2

D.硝酸與金屬反應時，是+5價的氮得電子

【解析】選D。常溫下，濃硝酸使鐵鈍化，無紅棕色氣體產生，因表面生成致密的

氧化膜而阻止了濃硝酸與鐵的進一步反應，A錯誤；稀硝酸的氧化性比濃硝酸弱，

不能根據氮元素化合價降低的多少判斷，B錯誤；硝酸能電離出H+,有酸的通性，

但與金屬反應不產生Hz,此時是+5價氮原子得電子，C錯誤，D正確。

11.木炭屑與濃HNO3共熱，產生的氣體X等分為①和②兩份，將兩份氣體分別按

下圖實驗：

澄

澄

清

清

石

石

灰

灰

水

水

則澄清石灰水的變化可能是（）o

A.①不變渾濁，②變乳白色

B.①變?yōu)槿榘咨珳啙?，②不變渾?/p>

C.①、②均變?yōu)槿榘咨珳啙?/p>

D.①、②都不變渾濁

【解析】選B。①中X先通過水，NO2轉變?yōu)镹O,故澄清石灰水只與CO2反應變

渾濁，②中X通入澄清石灰水，依次發(fā)生的反應：3NO2+H2O=2HNO3+NO,CO2+Ca

（OH）2=CaCO3l+H2O,生成的CaCC）3沉淀會被HNO3溶解，故澄清石灰水不變渾

濁，所以B項正確。

12.（2022?福建省泉州高一下學期期中）氨和硝酸是重要的化工產品，工業(yè)合成氨

及制備硝酸的流程如圖：

空氣空氣、水尾氣

N?、H2

It

合成塔一氨分離器一氧化爐吸收塔一*硝酸

下列說法錯誤的是（）o

A.“氨分離器”中主要應用了氨氣易液化的性質

B.為提高氮的利用率，尾氣可循環(huán)進入“合成塔”

C.流程中的轉化涉及復分解反應

D.工業(yè)上可用鐵槽車儲運濃硝酸

【解析】選C。氨氣易液化，將液氨分離出來，剩余的氮氣、氫氣可以循環(huán)利用，“氨

分離器，，中主要應用了氨氣易液化的性質，A正確；如圖，為提高氮的利用率，尾氣

高溫高壓

可循環(huán)進入“合成塔”，B正確；流程中的轉化涉及的反應為N2+3程-贏標『“2NH3,

催化劑

4NH3+5O2a4NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O=4HNO3,沒有涉及復分解反應，

C錯誤；常溫下，濃硝酸能夠使鐵鈍化，工業(yè)上可用鐵槽車儲運濃硝酸，D正確。

13.(2021?山東師大附中高一期末檢測)某化學興趣小組進行了有關Cu、硝酸、硫

酸化學性質的實驗，實驗過程如圖所示。下列有關說法正確的是()o

稀

硫酸

A.實驗①中溶液呈藍色，試管口有紅棕色氣體產生，說明稀硝酸被Cu還原為

NO2

B.實驗③中滴加稀硫酸，銅片繼續(xù)溶解，說明稀硫酸的氧化性比稀硝酸強

C.實驗③發(fā)生反應的化學方程式為3Cu+Cu(NO3)

2+4H2so4=4CuSO4+2NOT+4H2O

D.由上述實驗可得出結論：Cu在常溫下既可以和稀硝酸反應，也可以和稀硫

酸反應

【解析】選C。①中發(fā)生反應3CU+8HNO3=3CU(NO3)2+2NOT+4H2O,硝酸被還

原為NO,故A錯誤；③中加稀硫酸，Cu與稀硫酸不反應，但硝酸根離子在酸性條件

下具有強氧化性，能與Cu反應，稀硝酸的氧化性比稀硫酸強，故B錯誤；實驗③中

發(fā)生反應的化學方程式為3Cu+Cu(NO3)2+4H2so4=4CuSO4+2NOT+4H2O,故C

正確；Cu在常溫下可以和稀硝酸反應，但不能和稀硫酸反應，故D錯誤。

14.(2021.廣西憑祥高一下學期期末)硝酸鏤鈣［5Ca(N03)2?NH4NO3?10H2O］是

一種新型高效復合肥料，具有生產工藝簡單，成本低廉，經濟效益高等多方面的優(yōu)

點。在實驗室模擬合成硝酸鏤鈣的流程如圖所示，下列說法錯誤的是()o

碳酸鈣氨氣硝酸

.III.

粗硝酸鈣一>|~^^卜|中和卜T蒸發(fā)卜|^ii斗T結晶

A.若要加快“過濾”的速率，可以采用抽濾的方法

B.“蒸發(fā)”時所用的用堀應該放置在泥三角上

C.“結晶”時為防止晶體脫水通常采用降溫結晶的方式

D.加入碳酸鈣的目的之一是調節(jié)錢鈣比

【解析】選B。粗硝酸鈣(含硝酸鈣、難溶物及硝酸)加水溶解，過濾得含硝酸鈣和

硝酸的溶液，加入碳酸鈣與硝酸反應生成硝酸鈣、水和二氧化碳氣體，再通入氨氣

中和硝酸生成硝酸鍍，最終所得的溶液為硝酸鈣和硝酸鐵的混合溶液，蒸發(fā)結晶得

到硝酸鏤鈣[5Ca(N03)2?NH4NO3?10H2O]晶體。用抽氣泵抽出裝置中的空氣，

形成壓強差，抽濾漏斗(即布氏漏斗)中的溶液受壓能較快速地通過漏斗孔，這樣

就達到了加快過濾速度的效果，故A正確；蒸發(fā)所用儀器為蒸發(fā)皿，地堪用于固體

加熱分解，故B錯誤；為避免脫水，溫度不能過高，可采用降溫結晶，故C正確；加

入碳酸鈣，可與硝酸反應生成硝酸鈣，且可調節(jié)鍍鈣比，故D正確。

15.(2021?四平高一檢測)35.2gFeS與lOOOmLL3moi/L硝酸溶液恰好完全反應，反應

后氧化產物為Fez(SO4)3和Fe(NO3)3，則硝酸的還原產物為()。

A.N2B.N2OC.NOD.NO2

【解析】選B。w(FeS)=35.2g=。4mn(HNO3)=1.3mol硫元素從反應前

88g/mol

的一2價升高到反應后的+6價，失去8個電子，升高總數為8,0.4mol硫元素失去

3.2mol電子，鐵元素從反應前的+2價升高到反應后的+3價，失去1個電子，升高

總數為1,0.4molFe元素失去0.4mol電子則根據氧化還原反應中電子得失相等，N

1

元素共得到3.6mol電子，因S?,Fez(SO4)3，所以“[Fe2(SO4)3]="巴2。

33

據鐵守恒，Fe2(SC>4)3中Fe物質的量="㈣，則還剩余的Fe元素必定在Fe(NO3)

3

3中，Fe(NO3)3中Fe物質的量=0.4mol—08moi=64moi,所以Fe(NQ)中

33

氮元素物質的量=義誓x3=0.4mol。因為一共有1.3molN元素，所以被還原的N

元素物質的量=1.3mol—0.4moi=0.9mol,0.9molN元素共得至!J了3.6mol電子，平均

每molN元素得到4moi電子，即1個N原子得到4個電子，從+5價下降到+1價，

而已知+1價的N元素只能形成N20O

二、非選擇題

16.（2021.廈門高一檢測）如圖的各方框表示有關的一種反應物或生成物（某些物

質已經略去），其中常溫下A、C、D為無色氣體，C能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍、

F為紅棕色氣體。

LTTI.nn"?

nr1A-T5"i

做化劑加水稱號

（1）寫出下列各物質的化學式：F：—;G：

（2）寫出A―D變化的化學方程式：；寫

出G一E變化的離子方程式：o

（3）實驗室里，常用加熱的混合物的方法制取氣體C,常采用法來收

集。

【解析】C能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，則C是NH3,F為紅棕色氣體，則F是

N02,銅和硝酸反應生成二氧化氮，則G是HNO3,二氧化氮和水反應生成硝酸，

則B是H2O,銅和稀硝酸反應生成一氧化氮，氨氣被氧氣氧化生成一氧化氮，則E

是NO,D是O2,常溫下A是無色氣體，能和過氧化鈉反應生成氧氣，則A是CO2,

X可能為NH4HCO3或（NHQ2co3。（1）通過以上分析知，F為NO?，G為HNO3;

（2）A—D為Na2O2WCO2的反應，方程式為2co2+2Na2C）2=2Na2co3+O2，G—E

為稀硝酸和銅的反應，方程式為3CU+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO#4H2O；

（3）實驗室常用加熱堿和鏤鹽的方法制取氨氣，氨氣極易溶于水，且氨氣密度小于

空氣，所以可以采用向下排空氣法收集氨氣。

【答案】（1）NO2；HNO3

（2）2co2+2Na2O2=2Na2co3+O2;3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（N03）2+2NOT+4H2O

（3）鍍鹽和堿；向下排空氣

17.某校為了改進碳與濃硝酸反應的實驗，設計了如圖所示的裝置，實驗步驟：先

預熱盛有無水氯化鈣的燒瓶，然后投入幾小塊紅熱的炭塊，再緩緩向炭塊上滴加濃

硝酸（最好用發(fā)煙硝酸），反應即可連續(xù)發(fā)生。請完成下列空白：

媼鰥一紅熱的炭塊正y

r、無水CaCh過量石灰水電U

（1）紅熱的炭塊投入燒瓶中后先是由紅變暗，滴入濃硝酸后又由暗變紅，原因是

______________________,反應的化學方程式為________________________________

（2）燒瓶中的現象是；試管中的現象是

（3）無水氯化鈣的作用是,水濕棉花的作用是

,氣球的作用是o

（4）若在反應結束后，在試管中得到20g沉淀（假設各步反應均進行完全），若要使

氣球中所得氣體完全被水吸收（4NO+3O2+2H2O_4HNO3），則需要再通入。2的體

積為L（標準狀況，裝置中的空氣在此處計算時，可忽略）。

【解析】（1）紅熱的炭塊投入燒瓶中后，由于溫度降低，所以會由紅變暗，滴入濃

硝酸后又由暗變紅，說明溫度又升高了，即反應放熱。（2）紅熱的炭塊和濃硝酸反

應，產生CO2和NO?,由于NO?是一種紅棕色氣體，所以燒瓶中充滿紅棕色氣體；當

混合氣體通過用水浸濕的棉花時，NO?和H2O反應生成HNC>3和NO,剩余氣體通入澄

清石灰水時，CO2和石灰水反應生成CaCCh白色沉淀。（3）由于隨著反應的進行，硝

酸的濃度降低，碳和稀硝酸不反應，加入無水氯化鈣可以吸收，可以保證硝酸濃度

不降低，保證反應連續(xù)進行。NO是一種有毒的氣體，不能直接排入空氣中，可以用

氣球收集尾氣，防止污染空氣。（4）試管中得到20g沉淀是CaCCh，其物質的量為w

20g

（CaCCh）==0.2mol,根據碳元素守恒可知：n（CO2）=n（CaCO3）二

1OOg/mol

=0.2mol,再木艮據方程式C+4HNO3（濃）CO2f+4NO2t+2H2O>

3NO2+H2O=2HNO3+NO和4NO+3O2+2H2O=4HNC）3，可得如下關系式：

4一

CO2?4NO2?一NO?。2,則九（O）=n（CO）=0.2mol,則通入的。2在標準狀況下

322

的體積為丫（Ch）=0.2molx22.4L-mor1=4.48Lo

【答案】（1）濃硝酸與炭反應放熱；C+4HNO3（濃）ACO2T+4NO2T+2H2O

（2）燒瓶中有紅棕色氣體產生；有白色渾濁產生

（3）吸水；使N02轉化為NO；吸收尾氣，防止污染

（4）4.48L

18.（2020~2021學年浙江省溫州市十校聯合體高一下期中）（10分）實驗室利用廢銅

屑制備硫酸銅晶體，裝置如圖所示（夾持裝置和加熱裝置已略去），在實驗中將適量

KNO3溶液逐滴加入到廢銅屑與稀硫酸的混合物中，加熱使之反應完全，通過蒸發(fā)濃

縮、冷卻結晶，制得硫酸銅晶體.已知NO2可與NaOH溶液反應生成兩種鹽，NO不

能與NaOH溶液反應。

（1）連接漏斗和燒瓶的橡膠管的作用是=

（2）燒瓶中生成無色的NO氣體，反應的離子方程式是o

（3）無色氣體進入廣口瓶后變?yōu)榧t棕色氣體，反應的化學方程式是o

（4）實驗方案中KNO3溶液應改為稀硝酸效果更好，理由是o

（5）實驗過程中盛有NaOH溶液的燒杯上方仍然出現了紅棕色氣體，請對該實驗裝

置提出改進意見：?

【解析】（1）橡膠管將漏斗和燒瓶連接起來，其作用是平衡漏斗和燒瓶內氣壓，使

液體能順利流下；（2）燒瓶中Cu、H+、NO3-發(fā)生氧化還原反應，產生Cu2+、NO、

H2O,根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應的離子方程式為：

+2+

3CU+8H+2NO3-=3Cu+2NOt+4H2O；（3）無色NO氣體遇空氣變?yōu)镹O2,反應的化

學方程式為：2NO+O2=2NO2；（4）實驗方案中若將KNO3溶液應改為稀硝酸效果更

好，這是由于KNO3會電離產生K+,會使制取得到的CuSONEO中含有雜質，導致

晶體不純；若溶液中沒有K+,制取得到的就是純凈的CUSO4?5H2。；(5)實驗過程中

盛有NaOH溶液的燒杯上方仍然出現了紅棕色氣體，說明NO沒有被NaOH溶液吸收,

逸出后被空氣中的02氧化產生NO2,則對該實驗裝置改進措施可以是：可以在廣口

瓶膠塞或燒瓶膠塞上加一根玻璃管向瓶內鼓入空氣，使NO與鼓入的02反應產生

NO2,N02與NaOH溶液發(fā)生反應：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O,就可以避

免NO氣體污染空氣。

【答案】(1)平衡漏斗和燒瓶內氣壓，使液體能順利流下

2+

(2)3Cu+8H++2NO3-=3Cu+2NO$+4H2O

(3)2NO+O2=2NO2

(4)溶液中沒有鉀離子，制得的硫酸銅晶體更純凈

(5)可以在廣口瓶膠塞或燒瓶膠塞上加一根玻璃管向瓶內鼓入空氣

19.(2021?北京昌平高一檢測)研究氮的循環(huán)和轉化對生產、生活有重要的價值。

I.(1)寫出實驗室制備氨氣的化學方程式o

II.氨是重要的化工原料。某工廠用氨制硝酸和銹鹽的流程如圖所示。

(2)設備1、3中發(fā)生反應的化學方程式分別是、

____________________________________o設備2中通入的物質A是o

III.氨氮廢水的去除是當前科學研究的熱點問題。氨氮廢水中的氮元素多以NH4+和

NH3H2O的形式存在。某工廠處理氨氮廢水的流程如下：

X達標

過程③邑巴■

(3)過程①的目的是將NH4+轉化為NH3,并通過鼓入大量空氣將氨氣吹出，寫出NH4+

轉化為NH3的離子方程式o

(4)過程②加入NaClO溶液可將氨氮轉化為無毒物質，反應后含氮元素、氯元素的

物質化