硝酸知识点及习题.doc

3.硝酸及其应用【温故知新】硝酸具有酸的通性使指示剂变色：例如：稀HNO3使紫色石蕊溶液变红。与碱反应：如HNO3NaOHNaNO3H2O与碱性氧化物反应：如2HNO3CaOCa(NO3)22H2O与弱酸盐反应：如2HNO3Na2CO32NaNO3CO2H2O与金属反应：由于硝酸具有强氧化性，因此，与酸反应时一般不产生H2。硝酸除了具有酸的通性以外，还具有以下特性：1硝酸的物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味、易挥发、密度大于水。2硝酸的不稳定性：硝酸见光或受热易分解。4HNO34NO2O22H2O说明：硝酸越浓，越容易分解。长期存放的浓HNO3呈黄色，这是由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸的缘故。也正因为硝酸见光或受热易分解，一般将它保存在棕色瓶里，放置在阴凉处。3硝酸的强氧化性：硝酸具有强的氧化性，是因为硝酸分子里氮呈5价。（1）与金属反应：HNO3几乎能与所有的金属（除金、铂、钛以外）发生氧化还原反应。Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2O说明：硝酸与不活泼金属反应时，浓硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO。【交流研讨】常温下为什么可以用铝槽车或铁罐运输浓硝酸铝、铁等金属可以在冷的浓硝酸中发生钝化现象，浓HNO3会把铝或铁的表面氧化，形成一层薄而致密的氧化膜，阻止了反应的进一步发生遇热时，该氧化膜会被破坏因此常温下铝、铁制品可以盛放冷的浓HNO3铜与浓HNO3反应时，放出NO2气体，与稀HNO3反应时，放出NO气体。能否由此说明稀HNO3比浓HNO3的氧化能力更强？硝酸与金属反应时，硝酸被还原的程度取决于硝酸的浓度和还原剂的强弱。对于同一种还原剂来说，硝酸越稀被还原的程度越大因为当HNO3的浓度在8 molL1以上时，HNO3氧化性很强，在此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当硝酸较稀时，它的氧化性较弱，氮的低价氧化物也能够存在，所以主要产物是NO浓HNO3与Cu反应放出NO2气体要比稀HNO3与Cu反应放出NO气体剧烈的多，所以浓HNO3氧化能力比稀HNO3氧化能力更强。【知识链接】王水：浓HNO3和浓盐酸的混合物（体积比13）叫王水，它的氧化能力比硝酸更强，能够使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。（2）与非金属反应：硝酸能与许多非金属及某些有机物发生氧化还原反应：C4HNO3(浓) CO24NO22H2O【辨析比较】氧化性酸和酸的氧化性概念辨析酸的氧化性：实质上指氢离子的氧化性，任何酸都有不同程度电离出H的能力，H在一定条件下获得电子生成H2因此在某些反应中酸作氧化剂其实质上是H作氧化剂如：锌与盐酸或稀H2SO4的反应，都可以用Zn2HZn2H2离子方程式表示此类反应的实质。氧化性酸：是酸根离子中心原子获得电子的能力，酸根离子获得电子后，中心原子化合价降低，形成相应的低价含氧化合物甚至是单质如浓H2SO4与Cu反应：Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O，浓H2SO4与木炭反应：C2H2SO4(浓) CO22SO22H2O，硝酸与锌反应：4Zn10HNO3(稀)4Zn(NO3)2N2O5H2O 5Zn12HNO3(很稀)5Zn(NO3)2N26H2O，浓HNO3与木炭、单质硫、磷的反应等等。作为氧化性酸，不仅能氧化金属而且还能氧化某些非金属单质。而酸的氧化性即H的氧化能力较弱，只能氧化较活泼的金属（即金属活动顺序表中氢前金属）。【领悟整合】硝酸除了具有酸的通性以外，还具有挥发性、不稳定性、强氧化性等特性。硝酸不仅是氮循环中的一种重要物质，在实验室中也是一种重要的化学试剂，在工业上更是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、燃料、塑料和硝酸盐等。4.人类活动对自然界氮循环和环境的影响1人类活动对自然界氮循环的影响：（1）作物每年要从土壤中摄取大量的氮。每100m2土地的上空约有106kg的氮，这是巨大的氮资源。闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮，一次闪电能生成801500kg的一氧化氮。这是一种自然固氮。但自然固氮远远满足不了农业生产的需求。人类的固氮活动使活化氮的数量大大增加。科学家们预测，从现在到2020年，人工固氮将增加60%，达到年均2.241011kg。（2）汽车的数量大大增加，由汽车排放到大气中的氮氧化物逐年增加。2人类活动对环境的影响：人类是伟大的，人们用自己的智慧创造了一个新的自然界。但是，人类的活动也对地球的环境造成了一些不良的影响。当前环保面临的十大问题有：大气污染、地球变暖、臭氧层被破坏、酸雨蔓延、生物多样性减少、淡水资源枯竭与污染森林锐减、土壤荒漠化、海洋污染、固体废弃物污染。其中与氮循环失衡直接相关的有以下几个方面：（1）光化学烟雾：光化学烟雾是指汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的浅蓝色烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并使大气能见度降低。氮氧化合物是形成光化学烟雾的一个重要原因。大气中的氮氧化物主要来源于汽车尾气、化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。（2）酸雨：氮氧化合物是形成酸雨的一个重要原因。（3）富营养化：进入水体的氮的含量增大，会导致藻类“疯长”，迅速地覆盖在水面上，造成水体的富营养化。水体中的氮主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉和淋洗，以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。3如何减少人类活动对自然界中氮循环的影响（1）控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。（2）增强生态系统对有害物质的吸收能力。我们应保护森林，植树造林，促进全球氮的良性循环。1.浓HNO3常呈黄色的原因是（ ）A浓HNO3易分解产生NO B浓HNO3中混有Fe3C浓HNO3易分解产生NO2 D浓HNO3易氧化单质硫【答案】C【点评】浓HNO3常因见光或受热分解而呈现黄色，HNO3分解产生的NO2又溶于此硝酸中，而不是浓HNO3混有Fe3等杂质引起的，并且浓氧化单质S产生H2SO4，并不是浓HNO3本身出现黄色的原因。2下列材料制成容器既不能用来盛放盐酸，也不能用来盛浓HNO3的是( )AAlBSn CCu DPt【答案】B【点评】常温下，只有Sn既可被盐酸溶解也可被浓HNO3溶解3.下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是（ ）A使石蕊试液变红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【答案】B【点评】在上述反应A、C中HNO3使指示剂变色，与弱酸盐反应均表现出酸性在B、D中HNO3中氮元素的化合价均降低表现出氧化性，并且在B项中又有Cu(NO3)2和水生成，说明此反应中HNO3还表现出酸性4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【点评】D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是因为硝酸的强氧化性将酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证，D项不准确。5浅绿色的Fe(NO3)2溶液中存在如下平衡：Fe22H2 Fe(OH)22H，若向该溶液中滴加稀盐酸，则溶液的颜色()A变黄 B绿色变深 C绿色变浅 D无变化【答案】A【点评】向Fe(NO3)2溶液中加入盐酸后，溶液中的NO在酸性条件下具有强氧化性可将Fe2氧化。本题易受题干的迷惑而从平衡移动的观点出发解出答案B，这恰好忽略了NO和H的存在对Fe2的影响，而得出了错误结论。6. 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【答案】B【点评】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Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O,3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，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。7铜粉放入稀H2SO4溶液中，加热后无明显现象发生。当加入一种盐后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出。该盐是()AFe2(SO4)3 BNa2CO3 CKNO3 DFeSO4【答案】C【点评】加入KNO3后，电离产生的NO与H2SO4电离产生的H可形成HNO3，表现出强氧化性，可溶解铜粉，同时有NO气体产生。8某溶液100 mL，其中含硫酸0.03 mol，硝酸0.04 mol，若在该溶液中投入1.92 g铜粉微热，反应后放出一氧化氮气体约为（ ）A0.02 mol B0.01 mol C0.015 mol D无法计算【答案】A【点评】n(Cu)0.03 moln(NO)0.04 mol n(H)2n(H2SO4)n(HNO3)0.1 mol此题若根据3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O来计算，将得出错误答案。由于溶液中H足量，且生成Cu(NO3)2中有NO，故它们能与铜继续反应，此题必须根据离子方程式计算3Cu 8H2NO=3Cu22NO4H2O003 mol0.1 mol0.04 mol由上式可看出Cu少量，可完全反应，故n(NO)0.02 mol。9.铜跟1molL-1的硝酸反应，若c(NO)下降0.2 molL-1，则c（H）下降（ ）A. 0.2 molL-1 B. 0.4 molL-1 C. 0.6 molL-1 D. 0.8 molL-1【答案】D【点评】铜跟1molL-1的硝酸反应的离子方程式为：8H+ 2NO3-+ 3Cu= 3Cu2+2NO+4H2O，H+和NO3-的消耗量之比为8：2=4：1，它们浓度的变化量之比是4：1。10把6 mol 铜粉投入含8 mol 硝酸和 2 mol 硫酸的稀溶液中，则标准状况下放出气体的物质的量为()A2 mol B3 mol C4 mol D5 mol【答案】B【点评】本题表面上似乎是铜与稀硝酸能反应，不能与稀硫酸反应，只能按铜与稀硝酸的反应计算。但在硝酸与硫酸的混合溶液中，H与NO相当于硝酸，故实际应按离子反应计算。11某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只产生单一的还原产物，当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为21时，还原产物是()ANO2 BNO CN2O DN2【答案】C【点评】设单质反应后价态为x，HNO3被还原后的价态为y由化合价升降相等得：2x5y讨论当时成立，即HNO3还原产物为N2O。12将m1 g铜加到m2 g 60%的硝酸溶液中，反应共放出n L气体(标准状况)，则被还原的HNO3的物质的量是()A. mol B. mol C. mol D. mol【答案】C【点评】被还原HNO3的物质的量等于生成的气体的物质的量。13将3.84 g铜粉与一定质量浓硝酸反应，当铜完全作用时，收集到气体2.24 L(标况下)，则所消耗硝酸的物质的量是()A0.11 mol B0.22 mol C0.16 mol D0.1 mol【答案】B【点评】由元素守恒，n(HNO3)2n(Cu)n(NOx)20.22 mol。14.3.2 g铜与过量硝酸(8 molL1，30 mL)充分反应，硝酸的还原产物为NO2和NO，反应后溶液中所含H为amol,则此时溶液中所含NO为（ ）A.(0.2+a)molB.(0.1a) mol C.(0.05a) mol D.a mol【答案】B【点评】反应后NO存在于硝酸和硝酸铜中，nCu(NO3)2=n(Cu)= =0.05mol,n(NHO3 )= amol，n(NO)=2 nCu(NO3)2+ n(NHO3 )= (0.1a) mol。15物质的量之比为25的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，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()A14 B15 C23 D25【答案】A【点评】设有2 mol Zn 与5 mol 硝酸反应，则必生成2 mol Zn(NO3)2，则未被还原的硝酸的物质的量为4 mol ，被还原的硝酸的物质的量为1 mol。16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1.68 L O2(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 NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（ ）A60 mL B45 mL C30 mL D15 mL【点评】整体考虑，O2为氧化剂，Cu为还原剂，HNO3中的N元素在整个过程中最终没有变价。因此利用氧化还原反应中电子守恒得出2n(Cu)n(O2)4，n(Cu)2n(O2)0.15 mol，n(NaOH)2n(Cu)0.3 mol，V(NaOH)0.06 L60 mL，故选A。【答案】A17300 mL 2 molL1硝酸与一定量的铝镁铁合金反应生成3.36 L NO (标准状况)和铁盐、铝盐、镁盐等，再向反应后的溶液中加入3 mol L1NaOH溶液，使铝、镁、铁元素恰好全部转化为沉淀，则所加NaOH溶液的体积是()A150 mL B200 mL C450 mL D无法计算【答案】A【点评】抓住终态分析，模糊中间过程。当铝、镁、铁元素恰好全部转化为沉淀时，溶液中仅含NaNO3，依据元素守恒，故n(NaOH)n(HNO3)总n(NO)。即V(NaOH)0.15 L150 mL。18.环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数，下列名词与环境污染无关的是（ ）温室效应 赤潮 酸雨光化学烟雾 臭氧空洞 水俣病 潮汐大脖子病 水体富营养化A. B. C. D. 【答案】B【点评】潮汐是自然现象，大脖子病是缺碘引起的疾病，这两个名词与污染无关。19在浓硝酸中放入铜片：(1)开始反应的化学反应方程式为_，实验现象为_。(2)若铜有剩余，则反应将要结束时的化学反应方程式为_。(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀H2SO4，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_。(4)若将12.8 g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6 L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是_。【答案】(1)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O铜片逐渐溶解，产生红棕色气体，溶液变为蓝色(2)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)加入稀H2SO4后，H2SO4电离出的H，与原溶液中的NO构成强氧化性条件(即相当于溶液中又生成了“稀硝酸”)，因此Cu又会溶解，铜片上产生气泡(4)0.65 mol【点评】(1)在浓硝酸中放入铜片，开始反应的化学方程式为：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(2)铜跟浓硝酸反应时，随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应最后阶段发生的是铜与稀HNO3的反应。(3)反应停止后，反应体系中有：Cu、Cu2、NO，加入稀H2SO4后，H2SO4电离出H，又“生成了HNO3”，故又会有Cu溶解。(4)产生的5.6 L气体是NO2和NO的混合气体。根据N原子守恒可算出被还原的HNO3的物质的量，再根据Cu的量可算出显酸性的HNO3的物质的量Cu反应后转化为Cu(NO3)2，故显酸性的HNO3的物质的量应为Cu的物质的量的2倍。消耗HNO3的总物质的量起酸作用的HNO3的物质的量被还原(起氧化剂作用)的HNO3的物质的量。铜的物质的量为：0.2 mol，起酸作用的HNO3的物质的量为：0.2 mol20.4 mol，NO2和NO的总物质的量为：0.25 mol，则起氧化作用的HNO3(即被还原的HNO3)总物质的量为0.25 mol，故总共消耗的硝酸的物质的量为：0.4 mol 0.25 mol0.65 mol。20下列是中学化学中常见物质间的转化关系图，其中部分产物已略去。常温下，G为固体单质，B、I为液体，其余都为气体。A为化合物，I的浓溶液与G在加热条件下生成F、B和C。H可用作工业上冶炼金属的还原剂。请按要求填空：(1)写出下列物质的化学式：A_；B_；C_。(2)写出FBI的化学方程式： _。(3)写出G和I的浓溶液反应的化学方程式：_。【答案】(1)NH3H2OCO2(2)3NO2H2O=2HNO3NO(3)C4HNO3(浓)=CO24NO22H2O【点评】解答推断题的关键是寻找突破口。该题的突破口可从“液体B能被电解”入手，首先确定B是水，然后再根据所给信息，结合元素及其化合物的性质，进行假设、验证，从而顺利推断。液体B能被电解说明B是H2O，则E是H2或O2，又根据气体A与E反应的条件是催化剂加热、反应产物D和E反应生成F可确定E是O2，A是NH3，从而确定D是NO，F是NO2, F与B反应生成的I是HNO3，固体单质G能与I(HNO3)在加热条件下反应生成F(NO2)、B(H2O)和C，C是一种气体，猜测G是C(碳)，C是CO2；CO2与C在高温下反应生成H(CO)，G(C)与E(O2)反应也可生成H(CO)，而CO可用作还原剂在工业上冶炼铁等金属，可以确定G是C(碳)。21某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。方案反应物甲Cu、浓硝酸乙Cu、稀硝酸丙Cu、O2、稀硝酸(1)实验前，关闭活塞b，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的目的是_。(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)上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_。(4)该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4Cl2Br2，操作步骤为_ _，实验现象为_，但此实验的不足之处是_。【答案】(1)检查装置气密性(2)Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O反应变缓，气体颜色变淡(3)丙耗酸量最少，无污染(4)向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为橙色没有尾气处理装置【点评】(1)通过气体的热胀