第05讲 硝酸　酸雨及防治 -2022-2023学年高一化学精讲精练（人教版2019必修第二册）（解析版）

硝酸　酸雨及防治考点精讲一、硝酸1．物理性质颜色状态气味特性无色液态有刺激性气味易挥发2．化学性质（1）酸性：属于强酸，具有酸的通性，如CaCO3与HNO3反应的化学方程式为：CaCO3＋2HNO3(稀)===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O。（2）不稳定性：见光或者受热易分解，化学方程式为4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。所以硝酸一般保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。（3）强氧化性①Cu与浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。Cu与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。②与Fe、Al反应：常温下，浓硝酸或浓硫酸可使铁、铝表面形成一层致密的氧化物薄膜，所以可以用铁制容器或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸。当加热时，Fe、Al会与浓硝酸或浓硫酸发生反应。③浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为1∶3)叫做王水，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。3．用途硝酸是重要的化工原料，可用于制造化肥、炸药、染料、农药等。4．工业制硝酸的反应原理（1）制备流程 （2）反应原理N2＋3H22NH34NH3＋5O24NO＋6H2O2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO二、酸雨及防治1．SO2、NOx的主要来源（1）SO2：主要来源于煤、石油和某些含硫的金属矿物的燃烧或冶炼。（2）NOx：主要来源于机动车产生的尾气。2．SO2、NOx对人体的危害SO2与NOx会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时会使人死亡。3．酸雨SO2、含氮氧化物及其在大气中发生反应后的生成物溶于雨水后形成的。4．酸雨防治（1）工业废气排放到大气中之前，必须进行适当处理，防止有害物质污染大气。（2）减少化石燃料的直接燃烧，如脱硫处理。三、硝酸与金属反应的计算1．电子守恒法：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数。2．原子守恒法：硝酸与金属反应时，反应前硝酸中的NO一部分仍以NO的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的硝酸中N的物质的量相等。3．电荷守恒法：HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)根据电荷守恒有c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。4．利用离子方程式计算：硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO与硫酸电离出的H＋仍能继续与金属反应。如金属铜与混酸的反应方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。考点1：硝酸及性质硝酸的强氧化性体现（1）本质：HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。 （2）规律①硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。②还原剂一般被氧化成最高价态。（3）硝酸与金属单质的反应①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属单质。如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O。②活泼金属单质与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。（4）硝酸与非金属单质的反应①反应规律：非金属单质＋浓硝酸―→最高价氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2O。②反应举例：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。（5）硝酸与还原性化合物的反应硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如HI、HBr、SO2、Fe2＋、FeO、Br－、I－、S2－、SO等均能被HNO3氧化。【例1】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的性质不相对应的是(　　)A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性【答案】D　【详解】向滴有酚酞的NaOH溶液中滴入硝酸，溶液红色褪去，利用的是硝酸的酸性。【例2】将Cu、Zn混合物投入稀硝酸中，充分反应后，锌有剩余，则反应后的混合物中肯定不存在的是（）①Cu②③④A．①②B．②③C．①③D．②④ 【答案】B【详解】Zn比Cu活泼，充分反应后，锌有剩余，则说明反应后的溶液中不存在、，因为锌与二者发生反应：，，答案选B。【例3】某化学兴趣小组进行了有关Cu、稀硝酸、稀硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示。下列有关说法正确的是（）A．实验①中溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生，说明HNO3被Cu还原为NO2B．实验③中滴加稀硫酸，铜片继续溶解，说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸的强C．实验③发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2OD．由上述实验可得出结论:Cu在常温下既可以和稀硝酸反应，又可以和稀硫酸反应【答案】C【详解】A、稀硝酸被Cu还原为NO，故A错误；B、Cu与稀硫酸不反应，但硝酸铜在酸性条件下具有硝酸的强氧化性，继续与Cu反应，稀硫酸的氧化性比稀硝酸弱，故B错误；C、实验③发生反应的化学方程式为:3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4═4CuSO4+2NO↑+4H2O，正确；D、由上述实验可得出结论：Cu在常温下可以和稀硝酸反应，故D错误。故答案选C。涉及HNO3的离子反应常见的易错问题（1）忽视NO在酸性条件下的强氧化性。在酸性条件下NO不能与Fe2＋、I－、SO、S2－等还原性较强的离子大量共存。（2）在书写离子方程式时，忽视HNO3的强氧化性，将氧化还原反应简单地写成复分解反应。1．关于硝酸的说法正确的是(　　) A．硝酸电离出的H＋，能被Zn、Fe等金属还原成H2B．浓HNO3与浓HCl按3∶1的体积比所得的混合物叫王水C．硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮元素得电子D．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体【答案】C【详解】A项，硝酸能电离出H＋，但氧化性NO>H＋，H＋不能被Zn、Fe等金属还原成H2，错误；B项，浓HNO3与浓HCl按1∶3的体积比所得的混合物叫王水，错误；C项，硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮元素得电子，正确；D项，常温下，向浓HNO3中投入Fe片，发生钝化，不会产生大量的红棕色气体，错误。2．下列反应中，硝酸既表现酸性，又表现氧化性的是(　　)A．Fe(OH)2跟稀硝酸反应B．Fe2O3跟稀硝酸反应C．CuO跟稀硝酸反应D．Al(OH)3跟稀硝酸反应【答案】A【详解】A项，硝酸具有强氧化性，Fe(OH)2具有还原性，因此Fe(OH)2跟稀硝酸反应后生成硝酸铁和一氧化氮，既表现酸性，又表现氧化性，正确；B项，Fe2O3跟稀硝酸反应不能发生氧化还原反应，错误；C项，CuO跟稀硝酸反应，不能发生氧化还原反应，错误；D项，Al(OH)3跟稀硝酸反应，不能发生氧化还原反应，错误。3．在下列反应中，硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性的是(　　)A．2HNO3＋H2S===S↓＋2NO2↑＋2H2OB．2HNO3＋CuO===Cu(NO3)2＋H2OC．4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2OD．8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O【答案】D【详解】A中HNO3只表现氧化性；B中HNO3只表现酸性；C中HNO3既表现氧化性，又表现还原性；D中HNO3既表现氧化性，又表现酸性。4．下列关于硝酸的叙述正确的是(　　)A．常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化B．稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气C．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂D．室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应【答案】C 【详解】常温下，浓硝酸可以使铁、铝发生钝化，而镁不能钝化，A错误；稀硝酸具有强氧化性，与活泼金属反应主要还原产物为含氮元素的物质，不能得到氢气，B错误；浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，C正确；室温下，铜与浓硝酸、稀硝酸均反应，只是反应的速度及还原产物不同，D错误。5．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不相对应的一组是（）A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性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【详解】A.浓硝酸使紫色石蕊试液先变红，表现出酸性；后褪色，表现出强氧化性，正确。B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气，因为硝酸具有强氧化性，被锌还原生成氮氧化物等，而不生成氢气，正确。C.要用棕色瓶盛装浓硝酸，因为浓硝酸具有光的不稳定性，正确。D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去，可能是硝酸表现出强氧化性，将酚酞氧化而褪色；也可能是硝酸表现出酸性，中和了氢氧化钠的碱性，酚酞在中性溶液中呈无色，错误。故选D。6．某实验小组同学把小块木炭在酒精灯上烧至红热，迅速投入热的浓硝酸中，发生剧烈反应，同时有大量红棕色气体产生，液面上木炭迅速燃烧发出亮光。经查阅资料可知浓硝酸分解产生NO2和O2。为了探究“液面上木炭迅速燃烧发出亮光”的原因，该小组同学用如图装置完成以下实验：序号实验I实验II集气瓶中所盛气体O2加热浓硝酸产生的气体现象木炭迅速燃烧发出亮光木炭迅速燃烧发出亮光下列说法正确的是（）A．浓硝酸分解产生的V(NO2):V(O2)=1:1B．红棕色气体的产生表明木炭与浓硝酸发生了反应C．能使液面上木炭迅速燃烧发出亮光的主要气体是氧气D．以上实验不能确定使液面上木炭迅速燃烧发出亮光的主要气体一定是NO2【答案】D【详解】A.浓硝酸分解的方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O，则V(NO2):V(O2)=4:1，故A错误； B.红棕色气体为NO2，它的产生不能表明木炭与浓硝酸发生了反应，也可能是浓硝酸分解产生的，故B错误；C.实验II中浓硝酸受热分解产生的气体为二氧化氮和氧气，木炭在此混合气体中能迅速燃烧发出亮光，可能是氧气助燃的作用，也可能二氧化氮也具有助燃作用，故C错误；D.根据C的分析，浓硝酸受热分解产生的气体为二氧化氮和氧气，木炭在此混合气体中能迅速燃烧发出亮光，可能是氧气助燃的作用，也可能二氧化氮也具有助燃作用，以上实验不能确定使液面上木炭迅速燃烧发出亮光的主要气体一定是NO2，故D正确。答案选D。考点2：酸雨及防治【例4】以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是(　　)选项氧化物环境问题主要来源ACO2破坏臭氧层化石燃料的燃烧BSO2温室效应汽车尾气的排放CNO2光化学烟雾工厂废气的排放DCO酸雨汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧【答案】C【详解】破坏臭氧层的是氟氯代烃；导致温室效应的气体是CO2、CH4；造成光化学烟雾的气体是氮氧化物和碳氢化合物；CO有毒，能使人中毒。故选C。【例5】如图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。（1）下列气体容易形成酸雨的是_____。A．CO2B．SO2C．N2D．NO2（2）现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：测试时间/h01234与水的pH4.734.634.564.554.55分析数据，回答下列问题： ①雨水样品的pH变化的原因是____(用化学方程式表示)。②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变____，原因是_____(用化学方程式表示)。（3）下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是____(填字母)。①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤【答案】BDSO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2＝2H2SO4变小Cl2＋2H2O＋SO2＝H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋Cl2＋H2O＝H2SO4＋2HCl)C【详解】（1）酸雨是指pH小于5.6的雨水，酸雨分为硫酸型酸雨和硝酸型酸雨，分别是由SO2和NOx引起，而N2和CO2是空气组成成分，不能引起酸雨，故选项BD正确；答案选BD；（2）①空气中SO2与水生成H2SO3，NOx的氧化物与水生成HNO3，酸雨放置一段时间后，H2SO3被空气中的氧气氧化成H2SO4，酸性增强，其反应方程式为SO2＋H2OH2SO3、2H2SO3＋O2＝2H2SO4；②自来水常用Cl2消毒，用上述雨水与自来水混合，SO2与Cl2反应：Cl2＋2H2O＋SO2＝H2SO4＋2HCl或H2SO3＋Cl2＋H2O＝H2SO4＋2HCl，因此溶液的pH将变小；（3）①要减少酸雨的产生，需减少SO2的排放，大气中SO2来源主要是化石燃料的燃烧以及含硫矿石的冶炼和硫酸、造纸等生产过程中产生的尾气，煤中含有硫，燃烧过程中生成大量SO2，因此少用煤作燃料或对燃料进行脱硫处理，是减少酸雨的有效措施，故①符合题意；②把烟囱造高，不能减少酸雨的生成，故②不符合题意；③燃料脱硫，是减少酸雨的有效措施，故③符合题意；④在已酸化的土壤中加石灰是为了中和酸，不是为了减少酸雨，故④不符合题意；⑤开发新能源能从根本上杜绝SO2的产生，故⑤符合题意；综上所述选项C正确；答案选C。其他常见环境问题环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2含量不断增加全球变暖，冰雪融化，释放有毒气体光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烃的排放地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华白色污染聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃破坏土壤结构和生态环境 1．酸雨形成的最主要原因是(　　)A．森林遭乱砍滥伐，破坏了生态平衡B．工业上大量燃烧含硫燃料C．大气中二氧化碳的含量增多D．汽车排出大量尾气【答案】B【详解】空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下就形成酸雨。酸雨的形成主要是由于空气中SO2和NOx的增多，在我国主要是SO2的增多。空气中SO2的主要来源是①化石燃料(煤和石油产品)的燃烧；②含硫矿石的冶炼；③硫酸、磷肥、纸浆厂的工业废气。目前，由于汽车用的燃料汽油、柴油等都经过了脱硫处理，所以形成酸雨的最主要原因是工业上大量燃烧含硫燃料。2．大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染分一次污染和二次污染，二次污染是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中其他物质发生反应生成新的污染物，如2NO＋O2===2NO2就是二次污染，由NO2导致的污染就是NO的二次污染。有下列物质：①SO2、②NO、③NO2、④HCl、⑤CO2。不易导致二次污染的是(　　)A．①②③④⑤　　　　　　　B．①③⑤C．④和⑤D．只有④【答案】C【详解】HCl和CO2性质稳定，不易再发生反应导致二次污染。3．下列有关防止或减少酸雨的措施中不可行的是(　　)A．对燃煤及燃煤烟气进行脱硫B．对含SO2、NO2的废气处理后再排放C．人工收集大气雷电产生的氮的氧化物D．推广天然气、甲醇等作为汽车的燃料【答案】C【详解】对燃煤及燃煤烟气进行脱硫，可以减少硫酸型酸雨的产生，A可行；对含SO2、NO2的废气处理后再排放，可以减少酸雨，B可行；人工收集大气雷电产生的氮的氧化物不现实，C不可行；推广天然气、甲醇等作为汽车的燃料，可以减少燃煤的使用，有利于减少酸雨，D可行。考点3：有关金属与硝酸反应的计算【例6】铜与一定量浓硝酸恰好完全反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与0.84LO2(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5 mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，消耗NaOH溶液的体积是(　　)A．60mL　　　　　　　B．45mLC．30mLD．15mL【答案】C【详解】NO2、N2O4、NO混合气体与0.84LO2(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，说明整个过程中被还原的HNO3反应前后没有变化，即Cu失去的电子都被O2得到了，根据得失电子守恒建立关系式：n(Cu)×2＝n(O2)×4，解得n(Cu)＝0.0375mol×2＝0.075mol，根据Cu2＋～2OH－得NaOH为0.075mol×2＝0.15mol，则NaOH溶液的体积V＝＝0.03L＝30mL。【例7】在某100mL混合酸中，HNO3物质的量浓度为0.4mol·L－1，H2SO4物质的量浓度为0.2mol·L－1。向其中加入1.92g铜粉微热，待充分反应后，溶液中Cu2＋物质的量浓度约为(　　)A．0.15mol·L－1B．0.3mol·L－1C．0.225mol·L－1D．无法计算【答案】B【详解】溶液中n(H＋)＝0.1L×0.4mol·L－1＋0.1L×0.2mol·L－1×2＝0.08mol，n(NO)＝0.1L×0.4mol·L－1＝0.04mol，n(Cu)＝＝0.03mol，根据反应的离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知此时氢离子与Cu恰好完全反应，NO过量。故充分反应后，溶液中c(Cu)约为＝0.3mol·L－1。【例8】在铜跟稀硝酸的反应中，如果有1mol硝酸被还原，则被氧化的铜的物质的量为________mol。若将产生的气体(NO)和一定量的O2混合通入水中，恰好完全溶解，求需要O2________L。(气体的体积都按标况下计算)【解析】3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，硝酸起酸性和氧化性作用，每有8molHNO3参加反应，其中只有2molHNO3起氧化作用。Cu～　　被还原的HNO3　　～NO3mol2mol2moln(Cu)1moln(NO)据题意得n(Cu)＝1.5mol　n(NO)＝1mol。方法一：方程式法4NO＋3O2＋2H2O===4HNO31mol　mol V(O2)＝mol×22.4L/mol＝16.8L。方法二：电子守恒反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O中Cu失去的电子数＝N得到的电子数；反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3中N失去的电子数＝O得到的电子数，而两反应(HNO3先变成NO，NO再生成HNO3)中，N得到的电子数＝N失去的电子数。所以有Cu失去的电子数＝O得到的电子数，n(Cu)×2＝n(O2)×4即n(O2)＝0.5n(Cu)＝0.5×1.5mol＝0.75molV(O2)＝0.75mol×22.4L/mol＝16.8L。1．思维建模2．计算方法原子守恒法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，另一部分HNO3作为氧化剂转化为还原产物，这两部分HNO3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中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量电荷守恒法HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)有c(NO)＝c(H＋)＋xc(Mx＋)(Mx＋代表金属离子)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，故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1．物质的量之比为2：5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2 O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是（）A．1：4B．1：5C．2：3D．2：5【答案】A【详解】设Zn为2mol、HNO3为5mol，锌与稀硝酸反应时硝酸既表现酸性又表现氢化性，根据原子守恒和电子守恒，2mol锌失去4mol电子，生成2mol锌离子，由于生成硝酸锌，则其结合的硝酸根离子是4mol，剩余的1mol硝酸被还原为N2O就得到4mol电子，说明硝酸也全部反应，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是1：4，反应方程式为4Zn＋10HNO3=4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O，故选A。2．将1.92g铜粉与一定量的浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到气体1.12L(标准状况下)，则所消耗的硝酸的物质的量是（）A．0.08molB．0.09molC．0.11molD．0.12mol【答案】C【详解】铜与硝酸反应时，消耗的硝酸转变为硝酸铜和氮的氧化物（NO2或NO）；由题意可知：n(Cu)==0.03mol，n(气体)==0.05mol；所以共消耗硝酸的物质的量n(HNO3)=0.03mol×2+0.05mol=0.11mol；故选C。3．锌和某浓度的HNO3反应时，若参加反应的锌与HNO3的物质的量之比为2:5，产物有硝酸锌、X和水，则X可能是（）A．NOB．N2OC．N2O3D．NO2【答案】B【详解】锌和稀硝酸发生氧化还原反应，参加反应的锌和硝酸的物质的量之比为2：5，假设锌为4mol，生成硝酸锌为4mol，作酸性的硝酸为8mol，反应后Zn被氧化为+2价，设硝酸还原产物为x价，则根据电子得失守恒可知4mol×（2-0）=2mol×（5-x），解得x=+1，即还原产物为N2O，答案选B。4．将1.92g铜粉与一定量的浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到气体1.12L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是(　　)A．0.12mol　　　　　　　　B．0.11molC．0.09molD．0.08mol【答案】B 【详解】铜与HNO3反应时，消耗的HNO3转变为Cu(NO3)2和氮的氧化物(NO2或NO2和NO混合物)。n(Cu)＝＝0.03mol；n(气体)＝＝0.05mol；所以共消耗HNO3的物质的量n(HNO3)＝0.03mol×2＋0.05mol＝0.11mol。5．为了测定某铜银合金的组成，将30.0g合金溶于80.0mL13.5mol·L－1的浓HNO3中。待合金完全溶解后，收集到NO和NO2的混合气体6.72L(标准状况下)并测得H＋浓度为1mol·L－1。假设反应后溶液的体积为80.0mL，试计算：（1）被还原的硝酸的物质的量________。（2）合金中银的质量分数________。（3）确定6.72L气体中各成分的物质的量________。【解析】(1)根据氮原子守恒可知被还原的硝酸的物质的量即为生成气体的物质的量，所以被还原的硝酸的物质的量为＝0.3mol。(2)剩余硝酸是1mol·L－1×0.08L＝0.08mol，则参加反应的硝酸为13.5mol·L－1×0.08L－0.08mol＝1.0mol。设合金中Cu和Ag的物质的量分别为xmol和ymol，则64.0x＋108y＝30.0，根据氮原子守恒可知2x＋y＝1.0－0.3＝0.7，解得：x＝0.3、y＝0.1，所以银的质量分数为×100%＝36%。(3)设混合气体中NO、NO2的物质的量分别是amol、bmol，则a＋b＝0.3，根据电子得失守恒可知3a＋b＝0.3×2＋0.1，解得a＝0.2、b＝0.1，即6.72L气体中NO为0.2mol，NO2为0.1mol。【答案】(1)0.3mol　(2)36%　(3)n(NO)＝0.2mol；n(NO2)＝0.1mol6．将128g铜置于一定量的浓硝酸中并微热。当铜片完全消失时，共收集到NO2和NO的混合气体44.8L(标准状况)。（1）写出上述过程中有关反应的离子方程式：_________________________________________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。（2）完成该反应至少需要量取10mol·L－1的浓硝酸________mL。（3）混合气体中NO2的体积为____________L，NO的体积为__________L(均为标准状况下)。（4）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O2使其充分反应，若要使溶液恰好充满容器，则理论上需要参加反应的O2的物质的量为____mol。【解析】(1)首先是浓硝酸与铜发生反应产生硝酸铜、二氧化氮和水，然后当反应进行到一定程度，硝酸变稀后，稀硝酸与铜发生反应，产生硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式是Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(2)反应中被还原的HNO3生成NO、NO2混合气体，混合气体的物质的量为44.8L÷22.4L·mol－1＝2mol，未被还原的硝酸生成Cu(NO3)2,128g÷64g·mol－1＝2mol，由氮原子守恒可知，n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO、NO2)＝2mol×2＋2mol＝6mol，故需要硝酸的体积＝6mol÷10mol·L－1＝0.6L＝600mL。(3)设混合气体中NO2、NO的物质的量分别为xmol、y mol，根据电子得失守恒及二者体积，可得：x＋3y＝2×2；x＋y＝2，解得x＝1、y＝1，故二氧化氮的体积＝1mol×22.4L·mol－1＝22.4L，NO的体积＝1mol×22.4L·mol－1＝22.4L。(4)反应又生成HNO3，分析整个过程可知，铜提供的电子等于氧气获得的电子，由电子守恒可知，故需要氧气的物质的量为(2mol×2)÷4＝1mol。【答案】(1)Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(2)600　(3)22.4　22.4　(4)11．下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是(　　)A．常温下都可用铝制容器贮存B．露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻C．常温下都能与铜较快反应D．露置在空气中，容器内酸液的浓度都增大【解析】选A　浓H2SO4吸水增重，B错误；浓H2SO4常温下与Cu不反应，C错误；浓H2SO4吸水、浓HNO3挥发都会使酸液的浓度减小，D错误。2．下列有关硝酸化学性质的叙述正确的是(　　)A．稀硝酸使红色石蕊试纸变蓝B．硝酸能与Na2CO3反应，但不生成CO2C．硝酸可与Na2S反应制得H2S气体D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黄色【解析】选D　稀硝酸显酸性，不可能使红色石蕊试纸变蓝，A项错误；B项，发生复分解反应，可以生成CO2，错误；C项，HNO3有强氧化性，可以氧化H2S气体，不能用于制取H2S，错误。 3．下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是(　　)A．使石蕊溶液变红B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2【解析】选B　A项，HNO3只表现酸性；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分作氧化剂被还原为NO；C项，2HNO3＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaNO3，HNO3只表现强酸性；D项，HNO3将S氧化为H2SO4，自身被还原为NO2，在该反应中HNO3只表现强氧化性。4.近年来在中国汽车的销量大幅增长，同时也带来了严重的空气污染。汽车尾气处理装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确的是(　　)A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应D．催化转化的总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2【解析】选D　NO首先与O2反应生成NO2，2NO＋O2===2NO2；NO2具有较强的氧化性，CO具有还原性，二者在催化剂表面发生氧化还原反应生成CO2和N2，2NO2＋4CON2＋4CO2。故总反应为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2。在此反应中，NO、O2是氧化剂，N2是还原产物，CO2是氧化产物，A错误，D正确。N2不是大气污染物，B错误。NO在常温下不需要催化剂就可以和O2反应转化为NO2，C错误。5．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再分别加入下列物质：①FeCl3，②Fe2O3，③Cu(NO3)2，④KNO3。能使铜粉溶解的是(　　)A．仅①②B．仅②④　　C．仅①②③D．①②③④【解析】选D　铜粉在稀硫酸中不溶解，当分别加入①②两种物质时，相当于加入了Fe3＋，会发生反应Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，铜粉溶解；当分别加入③④两种物质时，相当于加入了NO，会发生反应3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，铜粉溶解。6．从经济效益和环境保护的观点出发，由铜制取硝酸铜最适宜的方法是(　　)A．Cu与浓HNO3―→Cu(NO3)2B．Cu与稀HNO3―→Cu(NO3)2 C．CuCuOCu(NO3)2D．Cu＋AgNO3―→Cu(NO3)2【解析】选C　A项，生成的NO2会造成大气污染，不正确；B项，生成的NO也会造成大气污染，不正确；C项，生成等量的硝酸铜所用的原料少比较经济，又不会对环境造成污染，正确；D项，硝酸银成本较高，同时硝酸银会对环境造成一定的污染，主要是重金属污染，不正确。7．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)，下列有关说法不正确的是(　　)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　X为SO2、CO2的混合物，Y为NO2，Z导管口：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、2NO＋O2===2NO2。8．0.3molCu和含1.2molHNO3的浓硝酸，充分反应后，生成NO2的量为(　　)A．0.2mol　　　　　　B．0.6molC．小于0.6molD．大于0.6mol【解析】选C　因铜与浓硝酸反应Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸与铜反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以放出的NO2小于0.6mol。9．用以下三种途径制取相同质量的硝酸铜，下列叙述不正确的是(　　)①铜与浓硝酸反应　②铜与稀硝酸反应　③铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜再与稀硝酸反应A．对环境造成的危害：③最小B．所消耗的HNO3的物质的量：①＞②＞③C．三种途径所消耗的铜的质量相同D．铜与浓硝酸反应速率最快，故制取硝酸铜的最佳方案是①【解析】选D　铜与浓、稀硝酸反应时，HNO3既体现氧化性，又体现酸性，HNO3与氧化铜反应时，HNO3只体现酸性，所以③消耗的HNO3最少，不产生有毒气体，制取硝酸铜的最佳方案是③。10．将一定质量的镁、铜合金加入到稀硝酸中，两者恰好完全反应，假设反应过程中还原产物全是NO，向所得溶液中加入物质的量浓度为3mol·L－1NaOH溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g，则下列有关叙述中正确的是(　　)A．溶解合金时收集到NO气体体积为2.24L(在标准状况)B．加入合金的质量可能为9.6g C．沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为150mLD．参加反应的硝酸的物质的量为0.1mol【解析】选A　将一定量的镁和铜合金加入到稀HNO3中，二者恰好反应，金属、硝酸都没有剩余，反应中还原产物只有NO，发生反应：3Mg＋8HNO3(稀)===3Mg(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；向反应后的溶液中加入3mol·L－1NaOH溶液至沉淀完全，发生反应：Mg(NO3)2＋2NaOH===Mg(OH)2↓＋2NaNO3、Cu(NO3)2＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋2NaNO3，最终溶液为NaNO3溶液，沉淀为氢氧化镁和氢氧化铜，生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g，则氢氧化镁和氢氧化铜含有氢氧根的质量为5.1g，根据电荷守恒，转移电子物质的量等于氢氧根的物质的量，n(OH－)＝＝0.3mol。根据电子转移守恒，n(NO)＝＝0.1mol，标准状况下体积为2.24L，故A正确；根据电子转移守恒，镁和铜的总的物质的量为＝0.15mol，假定全为镁，质量为0.15mol×24g·mol－1＝3.6g，若全为铜，质量为0.15mol×64g·mol－1＝9.6g，所以参加反应的金属的总质量(m)为3.6g<m<9.6g，故B错误；根据守恒可知n(NaOH)＝n(OH－)＝0.3mol，加入的氢氧化钠溶液的体积＝＝0.1L＝100mL，故C错误；根据方程式可知参加反应的n(HNO3)＝n(金属)＝×0.15mol＝0.4mol，故D错误。11．如图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。（1）下列气体容易形成酸雨的是________。A．CO2B．SO2C．N2D．NO2（2）现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：测试时间/h01234雨水的pH4.734.634.564.554.55分析数据，回答下列问题：①雨水样品的pH变化的原因是___________________________(用化学方程式表示)。②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________，原因是________________________________(用化学方程式表示)。（3）下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是________(填字母)。①少用煤作燃料　②把工厂烟囱造高　③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤【解析】(1)SO2、NO2易形成酸雨。(2)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致。②雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应：SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。【答案】(1)BD　(2)①SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4　②小　Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)　(3)C12．为了证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO，某同学设计了如下实验装置和实验方案。实验步骤：（1）关闭K1，打开K2，向试管中加石灰石，通过分液漏斗向其中加入一定的稀硝酸，则加入石灰石的作用是________________________，反应的化学方程式是________________________________________。（2）将铜丝插入稀硝酸中，微热试管。该步反应的离子方程式是________________________________。（3）充分反应后，打开开关K1，通过气囊鼓入空气，可以观察到烧瓶中____________________________，证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO。（4）NaOH溶液的作用是____________________________________________________。【解析】(1)关闭K1，打开K2，向试管中加石灰石，通过分液漏斗向其中加入一定量的稀硝酸，则加入石灰石的作用是石灰石与稀硝酸反应生成CO2，把装置中的氧气排尽，防止干扰反应现象的判断，反应的化学方程式是CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O。(2)将铜丝插入稀硝酸中，发生反应产生硝酸铜、NO和水，该步反应的离子方程式是3Cu＋8H＋＋2NO==3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(3)充分反应后，打开开关K1，通过气囊鼓入空气，可以观察到烧瓶中无色气体变成红棕色，证明稀硝酸与铜反应的气体产物是NO。(4)NO、NO2是大气污染物，由于它们可以与NaOH溶液反应产生盐，因此可以防止大气污染。【答案】(1)石灰石与稀硝酸反应生成CO2，把装置中的氧气排尽　CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O(2)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(3)无色气体变成红棕色气体(4)尾气处理，以免气体污染环境 13．某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按如图装置进行实验(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＋H2O。（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）装置①中发生反应的化学方程式是____________________________________________________。（3）装置②的作用是_____________________，发生反应的化学方程式是_________________________________________________________________________________________________。（4）该小组得出的结论所依据的实验现象是________________________________________________。（5）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个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。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【解析】根据题意，装置①出来的应该有NO2和少量挥发的HNO3，装置②是把NO2气体转化为NO，同时吸收HNO3，装置③④显然是验证实验结论，NO经过浓硝酸产生红棕色气体，经过稀硝酸后③上方气体不变色。装置⑤⑥应该是尾气处理。能够被吸收的是NO2，不能够被吸收的是NO，用排水法收集。(1)根据装置特点和实验目的，⑤中是用排水法集气，因为NO不溶于水且不与水发生反应，故NO应从③中出来，所以装置③中应该盛放稀硝酸，⑥是用溶液吸收尾气，说明从④中出来的有NO2，所以装置④中应该盛放浓硝酸，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2。(2)浓HNO3与Cu反应：4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(3)装置②中盛放H2O，使NO2与H2O反应生成NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(4)NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置④液面的上方会产生红棕色气体。(5)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO2 赶走再观察颜色变化，二是降低溶液中Cu(NO3)2的浓度，观察颜色变化。加热可降低NO2的溶解度，通过观察溶液颜色变化可以判断，故a项正确。加水稀释，硝酸铜浓度降低，NO2浓度也降低，无法判断是由哪个量引起的变化，故b项错误。通入氮气，降低NO2的浓度，可通过观察溶液颜色变化可以判断，故c项正确。向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，增大了NO2的浓度，可通过观察溶液颜色变化可以判断，故d项正确。【答案】(1)3mol·L－1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(3)将NO2转化为NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(4)装置③液面上方气体仍为无色，装置④液面上方气体由无色变为红棕色(5)acd14．下图甲、乙、丙均为验证铜和浓硝酸反应的装置：（1）甲、乙、丙三个装置中发生反应的化学方程式是________________________________________。（2）和甲装置相比，乙装置的优点是①_______________________________________，②________________________________________________________________________。（3）为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭活塞________，再打开活塞________，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入②试管，应该________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】铜和浓硝酸反应的化学方程式是Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。乙装置的优点是有尾气处理装置，同时可以通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。实验丙中，实验时先关闭活塞c，再打开活塞a、b，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离停止反应。欲使烧杯中的水进入②试管应该先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②。【答案】(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　(2)①可以控制反应的发生与停止　②可吸收NO2气体，防止污染环境　(3)c　a、b　先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②