2025版高考化学一轮总复习提升训练第4章非金属及其化合物第14讲硝酸含氮化合物的转化关系考点一硝酸微考点1实验探究硝酸与金属的反应

微考点1实验探究硝酸与金属的反应1．(2024·河北衡水高三检测)某同学进行如下实验：序号实验过程实验现象及部分结论Ⅰ将铜粉加入试管中，再加入稀硝酸溶液变蓝，液面上方呈浅红棕色；至不再产生气泡时，铜粉有剩余，剩余溶液呈酸性Ⅱ继续向Ⅰ中试管加入少量NaNO3固体又产生气泡，铜粉减少，液面上方呈浅红棕色Ⅲ取饱和Cu(NO3)2溶液，加入少量固体NaNO3和铜粉无明显变化下列说法不正确的是(C)A．HNO3氧化性的强弱与其浓度大小有关B．Ⅰ、Ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释C．Ⅰ中余液呈酸性的主要原因是Cu2＋＋2H2OCu(OH)2＋2H＋D．用一定浓度的H2SO4与NaNO3溶液也能使铜粉溶解[解析]将铜粉加入试管中，再加入稀硝酸，稀硝酸与铜反应生成NO、硝酸铜和H2O，溶液变蓝，NO为无色气体，NO遇O2又变为红棕色的NO2；继续向Ⅰ中试管加入少量固体NaNO3，由于铜粉剩余，溶液为酸性，加入硝酸钠，等同于加入了一定量的硝酸，则稀硝酸与铜又反应生成NO、硝酸铜和水，NO气体遇O2又变为红棕色的NO2，同时可知Ⅰ中剩余溶液呈酸性是硝酸有剩余。向饱和Cu(NO3)2溶液加入少量固体NaNO3和铜粉，三者不反应，无明显变化。I中有硝酸剩余，但不能将铜全部溶解，故硝酸的氧化性与浓度有关，A正确；Ⅰ、Ⅱ中铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，B正确；Ⅰ中还有剩余H＋，不能说明剩余溶液呈酸性的主要原因是铜离子水解，C错误；NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下具有强氧化性，可将铜氧化，故用一定浓度的H2SO4与NaNO3溶液也能使铜粉溶解，D正确。2．(2024·山东临沂模拟)下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论正确的是(C)①②③A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定都是氮的氧化物B．②中产生红棕色气体说明②中木炭与浓硝酸发生了反应C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应[解析]浓硝酸不稳定受热分解生成二氧化氮和氧气、水，所以由①中的红棕色气体，可推知反应还有氧气产生，故A错误；C与浓硝酸反应生成二氧化氮或浓硝酸受热分解生成二氧化氮，所以通过红棕色气体产生不能说明木炭与浓硝酸发生了反应，故B错误；由浓硝酸得到二氧化氮，氮元素化合价降低，发生还原反应，故C正确；碳加热至红热，可与空气中氧气反应生成二氧化碳，不一定是与浓硝酸发生了反应，所以不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应，故D错误。归纳拓展：硝酸与金属反应的3个易错点【对点训练】1．(2024·山东青岛高三检测)某同学设计实验探究金属与硝酸的反应如下：步骤现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是(C)A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NO＋O2=2NO2B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流表，可判断Fe是否被氧化[解析]铁放入稀硝酸中首先发生反应Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，NO逸出，NO遇到O2生成NO2，气体由无色变为红棕色，A正确；铁放入浓硝酸中，在常温下会发生钝化，即在Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应，B正确；浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，C错误；在铁、铜之间加一个电流表，根据电子的流向，可判断铁是否被氧化，若电子由铁移动到铜，则说明铁被氧化，D正确。2．(2024·福建师大附中期中)某实验小组欲探究浓硝酸的性质。Ⅰ.木炭与浓硝酸反应：(1)甲同学设计了图1装置(夹持装置省略)，认为若有红棕色气体产生就说明木炭与浓硝酸发生了反应。写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式：C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up9(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(2)乙同学认为红棕色气体不能作为木炭与浓硝酸反应的证据，其理由是硝酸分解也能产生红棕色NO2气体。(3)乙同学设计了图2装置实验(夹持装置省略)，木炭能燃烧，并产生红棕色气体。针对该实验现象，乙同学做出如下假设：假设a：红热木炭直接和硝酸蒸气反应；假设b：红热木炭使HNO3分解产生NO2，NO2可能具有助燃性，木炭燃烧；假设c：红热木炭使HNO3分解产生O2，木炭在O2中燃烧；假设d：红热木炭使HNO3分解产生NO2和O2，共同作用使木炭燃烧；……(4)设计实验证明假设b成立，请将实验方案补充完整。A．实验方法：将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中。实验现象：木炭在该气体中持续燃烧，火焰迅速变亮，集气瓶中气体颜色变浅直至无色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，且遇空气不变色。B．根据实验现象写出木炭与此气体反应的化学方程式：2NO2＋2Ceq\o(=,\s\up9(加热))N2＋2CO2。Ⅱ.设计硝酸在不同条件下分解的实验，方案见下表：装置操作及现象先点燃ⅰ处酒精灯，溶液沸腾后没有观察到红棕色气体产生。然后撤走ⅰ处酒精灯，点燃ⅱ处酒精灯并加热试管中部，很快看到大量红棕色气体产生光照8小时，溶液不变黄光照几分钟后看到液面上方出现红棕色，溶液变黄(5)分析上述现象，得出使硝酸成功分解的关键是光照或加热使硝酸蒸气(或硝酸分子)分解。[解析]Ⅰ.(1)碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，该反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up9(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。(2)浓硝酸不稳定，加热易分解生成二氧化氮，该反应的化学方程式为4HNO3eq\o(=,\s\up9(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O，所以要想检验浓硝酸和碳反应不能根据是否生成二氧化氮判断，要根据生成CO2判断。(3)乙同学设计了图2装置实验，木炭能燃烧，并产生红棕色气体。图示中在燃烧匙中红热的木炭可能直接与硝酸反应产生二氧化氮气体，也可能是红热木炭使HNO3分解产生红棕色NO2气体。(4)A.设计实验证明红热木炭使HNO3分解产生NO2，NO2可能具有助燃性，从而使木炭燃烧。可将红热的木炭伸入盛有NO2气体的集气瓶中，观察木炭在NO2气体中持续燃烧，火焰迅速变亮，集气瓶中气体颜色变浅直至无色，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，且遇空气不变色，可说明假设b成立；B.木炭在NO2气体中燃烧，结合元素守恒分析，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊则为二氧化碳，另一种无色气体且遇空气不变色，则为氮气，据此可写出该反应的化学方程式为2NO2＋2Ceq\o(=,\s\up9(加热))N2＋2CO2。Ⅱ.(5)对充满浓硝酸的试管光照8小时，溶液不变黄，浓硝酸几乎不分解；对充有少量浓硝酸的试管光照几分钟后看到液