1、二十五 硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响【学习理解】共 45 分一、选择题(本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分)1(2021合肥高一检测)作为硝酸盐和硝酸酯的必需原料，硝酸被用来制取一系列硝酸盐类氮肥，如硝酸铵、硝酸钾等；也用来制取硝酸酯类或含硝基的炸药。根据所学分析关于硝酸的下列叙述正确的是()ANO2 溶于水生成硝酸，所以 NO2 是酸性氧化物B硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气C浓硝酸显黄色是因为溶有 NO2D硝酸与木炭的反应中，硝酸既表现氧化性又表现酸性【解析】选 C。NO2 溶于水生成硝酸，同时还生成 NO，所以 NO2 不是酸性氧化物，A 项错误；硝酸与活泼金属反
2、应得不到氢气，B 项错误；浓硝酸显黄色是因为硝酸分解生成的 NO2 溶解在浓硝酸中，C 项正确；硝酸与木炭的反应中，硝酸只表现氧化性，不表现酸性，D 项错误。2(2021济南高一检测)下列各组反应中，硝酸既表现了氧化性，又表现了酸性的是()ACHNO3 BH2SHNO3CFe(OH)3HNO3 DCuHNO3【解析】选 D。A 项，发生的反应为 C4HNO3(浓)=CO24NO22H2O，硝酸只表现氧化性；B 项，H2S 被 HNO3 氧化，硝酸只表现氧化性；C 项，Fe(OH)3和 HNO3 发生酸碱中和反应，硝酸表现酸性；D 项，发生反应的化学方程式为 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO
3、3)22NO4H2O 或 Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O，硝酸既表现了氧化性，又表现了酸性。3(2021石家庄高一检测)甘油和浓硝酸、浓硫酸混合，会生成硝化甘油。下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述，正确的是()A常温下都可用铜质容器贮存B露置在空气中，容器内酸溶液的质量都减小C常温下都能与铜反应D露置在空气中，容器内酸溶液的浓度都减小【解析】选 D。常温下 Cu 与浓 HNO3 反应，故浓 HNO3 不能用铜质容器贮存；露置在空气中，硝酸挥发，浓 H2SO4 吸收空气中的水蒸气，故酸溶液的浓度都减小，浓 HNO3 质量减小，浓 H2SO4 质量增加；铜与浓硫酸在加热条件下才反
4、应。4(2021福州高一检测)下列反应中，不能体现 HNO3 的酸的通性的是()A6HNO3(浓)S=H2SO46NO22H2OBHNO3NaOH=NaNO3H2OC2HNO3CuO=Cu(NO3)2H2OD2HNO3CaCO3=Ca(NO3)2CO2H2O【解析】选 A。A 项，硝酸中氮元素的化合价降低，得到电子，硝酸体现氧化性，不能体现酸的通性；B 项，HNO3 和 NaOH 发生酸碱中和反应，体现酸的通性；C项，HNO3 与碱性氧化物 CuO 反应，体现酸的通性；D 项，HNO3 与 CaCO3 发生反应，体现酸的通性。5(2021邢台高一检测)下列化学反应中，一种物质过量，另一种物质仍
5、不能完全反应的是()A过量的镁与浓硝酸反应B过量的浓盐酸与 MnO2 在加热条件下反应C过量的铜与浓硫酸在加热条件下反应D过量的稀硝酸与铁反应【解析】选 C。A 项，过量的镁与浓硝酸反应，浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性，都能与镁反应，硝酸能完全反应；B 项，在加热条件下二氧化锰能与浓盐酸反应，浓盐酸过量，二氧化锰可以反应完；C 项，铜在加热条件下能与浓硫酸反应，随着反应的进行，硫酸的浓度变稀，铜与稀硫酸不反应，所以硫酸不能反应完；D项，硝酸具有强氧化性，过量的稀硝酸能使铁反应完。6(2021潍坊高一检测)在如图烧瓶中发生的反应中，若有 2a mol HNO3 被还原，则被氧化的 Cu 的物质的量
6、为()A83 a mol B38 a molC3a mol D32 a mol【解析】选 C。铜与稀硝酸发生反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，反应中 Cu 元素的化合价由 0价升高为2 价，N 元素的化合价由5价降低为2 价，设被氧化的 Cu 的物质的量为 n，则 n22a mol(52)，解得n3a mol，故选 C。【补偿训练】对于 1 L H2SO4 和 HNO3 的混合溶液，若 H2SO4 和 HNO3 物质的量浓度存在关系：c(H2SO4)c(HNO3)1.2 molL1，则理论上最多能溶解铜的物质的量为()A0.40 mol B0.45 molC0.7
7、2 mol D0.80 mol【解析】选 C。硝酸与铜反应生成硝酸铜，硝酸铜中的硝酸根离子与硫酸中的氢离子可以继续与 Cu 反应，故离子方程式为 3Cu2NO38H=3Cu22NO4H2O，硝酸根离子的浓度与氢离子的浓度之比为 14 时，溶解的铜最多。设硫酸的物质的量为 x mol，硝酸的物质的量为 y mol，则 xy1.2，y2xy 14，解得 x0.72，y0.48。故溶解铜的物质的量最多为 n(Cu)n(NO3)32 0.48 mol32 0.72 mol，C 正确。二、非选择题(本题共 1 小题，共 15 分)7(2021黄冈高一检测)某兴趣小组设计出如图所示装置来进行铜与硝酸反应的
8、实验，以探究化学实验的绿色化。(1)实验前，关闭活塞 b，向试管 d 中加水至浸没长导管口，塞紧试管 c 和 d 的胶塞，加热 c，其目的是_。(2)在 d 中加适量 NaOH 溶液，c 中放一小块铜片，由分液漏斗 a 向 c 中加入 2 mL浓硝酸，c 中反应的化学方程式是_。再由 a 向 c 中加 2 mL 蒸馏水，c 中的实验现象是_。(3)下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是_，理由是_。方案反应物甲Cu、浓硝酸乙Cu、稀硝酸丙Cu、O2、稀硝酸【解析】Cu 与浓硝酸反应生成的 NO2 气体是有毒气体，可溶于水中或碱液中，Cu 与稀硝酸反应生成的 NO 气体也是有
9、毒气体，不溶于水或碱液，但可与 O2 反应生成 NO2。丙方案不产生 NO 或 NO2，且硝酸只表现酸性，且耗酸量少，能体现绿色化学理念。答案：(1)检查装置气密性(2)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O 反应变缓，气体颜色变浅(3)丙 耗酸量最少，不产生 NO 或 NO2 等有毒气体【应用实践】共 35 分一、选择题(本题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分)8一定质量的铜分别与足量的稀硝酸和浓硝酸完全反应，在相同条件下用排水法收集反应产生的气体，下列叙述正确的是()A硝酸浓度越大，硝酸被还原后的生成物的价态越低，对应的硝酸的氧化性越弱B硝酸浓度不同，生成 Cu(N
10、O3)2 的物质的量不同C硝酸浓度越大，产生的气体越少D两者用排水法收集到的气体体积相等【解析】选 D。硝酸的浓度越大氧化性越强，故 A 错误；等量的 Cu 与酸反应，生成 Cu(NO3)2 的物质的量相同，故 B 错误；等量的 Cu 与酸反应，与浓硝酸反应生成的气体多，故 C 错误；因为 3NO2H2O=2HNO3NO，最终收集到的气体均为 NO，由得失电子守恒可知，相同条件下收集到的 NO 的体积相等，故 D 正确。9(2021西安高一检测)下列情况下，金属或氧化物可以完全溶解的是()A1 mol Zn 与含 1 mol HCl 的稀盐酸共热B1 mol Cu 与含 2 mol H2SO4
11、 的浓硫酸共热C1 mol Cu 与含 4 mol HNO3 的浓硝酸反应D1 mol MnO2 与含 4 mol HCl 的浓盐酸共热【解析】选 C。B、D 项中浓硫酸和浓盐酸随着反应的进行，浓度变小，反应停止，故酸均不足，Cu 和 MnO2 均有剩余；A 项中 H不足；C 项中 Cu 与 HNO3 开始时按物质的量之比 14 反应，随着反应进行 HNO3 浓度减小，Cu 与 HNO3 按物质的量之比 38 反应，故酸过量，Cu 能全部溶解。10(2021莱州高一检测)木炭跟浓硫酸共热产生的气体 X 和铜跟浓硝酸反应产生的气体 Y 同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示装置)，下列有
12、关说法错误的是()A洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡B在 Z 导管出来的气体中有二氧化碳C洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡D在 Z 导管口有红棕色气体出现【解析】选 A。木炭跟浓硫酸共热产生 H2O、SO2 和 CO2，铜跟浓硝酸反应产生的气体为 NO2，将题述气体 X 和气体 Y 同时通入足量 BaCl2 溶液中，SO2 和 NO2会发生氧化还原反应：SO2NO2H2O=H2SO4NO，H2SO4 能与氯化钡反应生成 BaSO4，CO2 与氯化钡不反应，没有 BaCO3 生成，故 A 错误、C 正确；NO、CO2 不与氯化钡反应，从 Z 导管中逸出，故 B 正确；反应生成的 NO 在 Z 导管口与空气中
13、的氧气反应生成 NO2，呈红棕色，故 D 正确。11(2021福州高一检测)某浓度稀 HNO3 与金属 M 反应时，能得到2 价硝酸盐，反应时 M 与 HNO3 的物质的量之比为 512，则反应时 HNO3 的还原产物是()ANH4NO3 BN2CN2O DNO【解析】选 B。稀 HNO3 与金属 M 反应时，能得到2 价硝酸盐 M(NO3)2，反应时 M 与 HNO3 的物质的量之比为 512，则 12 mol 硝酸反应时 10 mol 硝酸表现酸性，2 mol 硝酸表现氧化性，可知 5 mol M 失去的电子与 2 mol HNO3 得到的电子数目相等，设还原产物中 N 元素的化合价为 x
14、，则 5 mol(20)2 mol(5x)，解得 x0，即硝酸的还原产物为 N2，故选 B。二、非选择题(本题共 1 小题，共 15 分)12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，为在 E 烧瓶中收集到 NO，以便观察颜色，必须事先赶尽其中的空气。其中第一步实验操作是_。如何确定 E 中空气已被赶尽_。(2)如何证明 E 中收集到的是 NO 而不是 H2_。一段时间后，C 中白色沉淀溶解，其原因是_
15、。(3)装置 D 的作用是_。【解析】(1)由题所给装置可知，赶走空气要用到碳酸钙，则将装 CaCO3 的干燥管下移与稀硝酸反应产生 CO2，当 C 处出现白色沉淀时，说明生成的 CO2 已进入 C试管，则 E 中空气除尽；(2)证明 NO 存在是和 O2 反应生成红棕色 NO2，NO2 溶于水生成 HNO3，HNO3 与 CaCO3 反应使液体变澄清；(3)NO、NO2 都是大气污染物，不能排放到空气中。答案：(1)将装 CaCO3 的干燥管下移与稀硝酸反应产生 CO2 当 C 处出现白色沉淀时，则说明空气除尽(2)用 F 向 E 中鼓入空气，E 内颜色变为红棕色 NO2 进入 C 生成 H
16、NO3，HNO3使 CaCO3 溶解(3)吸收过量的 NO、NO2，防止空气污染【迁移创新】共 20 分非选择题(本题共 1 小题，共 20 分)13某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是 NO 而设计了下列实验，装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中 K 为止水夹(处于关闭状态)，F 是一半空的注射器。请回答下列问题：(1)设计装置 A 的目的是_；为达到此目的，应进行的操作是_。(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置 B 中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B 中的现象是_。(3)装置 E 和 F 的作用是_。(4)装置 D 的作用是_。【解析】(1)利用生成
17、的二氧化碳将整个装置内的空气赶尽，避免 NO 和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰。当观察到装置 C 中产生白色沉淀时说明CO2 已 充 满 装 置。(2)铜 与 稀 硝 酸 反 应 的 化 学 方 程 式 为3Cu 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，可以观察到铜丝上有无色气体生成，溶液逐渐变为蓝色。(3)将注射器 F 中的空气推入 E 中会有红棕色 NO2 生成。(4)NaOH溶液可以吸收氮氧化物防止污染，球形干燥管兼有防倒吸功能。答案：(1)排尽装置内空气防止干扰 打开 K，且打开分液漏斗活塞，当装置 C 中产生白色沉淀时，关闭 K(2)铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变为蓝色(3)验证反应生成的无色气体为 NO(4)吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有防倒吸的功能