新教材2023年高中化学第5章第3课时硝酸 酸雨及防治提能作业新人教版必修第二册

第五章 第2节 第3课时
基础达标
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．硝酸泄漏让人惶恐，但硝酸是重要的工业试剂，也是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是( C )
A ．HNO 3和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同
B ．将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成
C ．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同
D ．常温下，向浓HNO 3中投入Fe 片，不会产生大量的红棕色气体
解析：A 项，HNO 3和氯水中的HClO 见光都易分解，都应避光保存，正确；B 项，浓HNO 3和浓氨水都具有挥发性，HNO 3与NH 3化合生成白色固体小颗粒NH 4NO 3，正确；C 项，铁在浓硝酸中钝化，而Pt 与浓硝酸不反应，原理不同，错误；D 项，常温下，向浓HNO 3中投入Fe 片，发生钝化，不会产生大量的红棕色气体，正确。

2．下列污染现象主要与NO 2有关的是( C )
A ．臭氧空洞
B ．水体富营养化
C ．光化学烟雾
D ．温室效应
3．光照或受热时，观察到盛浓硝酸的试剂瓶中充满红棕色的气体，据此现象可知浓硝酸发生了分解，生成物中有红棕色的NO 2。

经理论分析，产物中含有H 2O 和另外一种产物。

用以
下式子描述这一变化：HNO 3――――→光照或受热NO 2＋ ＋H 2O 。

内的物质可能是( D )
A ．N 2
B ．N 2O
C ．NO
D ．O 2
解析：一个氧化还原反应的过程中化合价有升必有降，在硝酸的分解产物中已经有了化合价的降低(即硝酸中的氮元素从＋5价变成了＋4价)，所以一定有化合价的升高(即氧元素由－2价升高变成0价)。

4．等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO 物质的量最多的是( A )
A ．FeO
B ．Fe 2O 3
C ．FeSO 4
D ．Fe 3O 4
解析：FeO 、FeSO 4及Fe 3O 4(可写成Fe 2O 3·FeO)与稀硝酸反应时均为铁元素被氧化，且氧化产物均为Fe 3＋
，还原产物均为NO 。

等质量的还原剂与稀硝酸反应时转移电子的物质的量越多，放出NO 的物质的量越多，由FeO 、FeSO 4及Fe 3O 4的化学式及铁元素的化合价看出等质量的三种物质参与反应时，FeO 转移电子的物质的量最多。

Fe 2O 3与稀硝酸反应时无NO 气体放出。

二、非选择题
5．硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸，其还原产物因硝酸浓度的不同而变化，总体上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电子数越少，浓硝酸的还原产物主要为NO2、稀硝酸的还原产物为NO。

实验室常用Cu与浓HNO3反应制取NO2，用Cu与稀HNO3反应制取NO。

(1)请写出实验室中用Cu与稀HNO3反应制取NO的化学方程式并用双线桥标明电子的转
移方向及数目：4H2O。

(2)64 g Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部作用后，共收集到22.4 L气体(标准状况)，反应中消耗的HNO3的物质的量是D(填序号)。

产生的气体是NO2和NO，其物质的量之比是1∶1。

A．0.5 mol B．1.0 mol
C．2.0 mol D．3.0 mol
(3)实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO，浓度更低时硝酸还可以被还原为N2O、N2或NH4NO3等，请将下列3种物质：FeSO4、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上，并配平该反应的化学方程式。

4HNO3＋3FeSO4===Fe(NO3)3＋Fe2(SO4)3＋1NO↑＋2H2O
解析：(1)Cu与稀HNO3反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，用双线桥法表示电子的转移方向及数目为
(2)由题意可知n(Cu)＝1 mol，由
铜原子个数守恒可得n[Cu(NO3)2]＝1 mol，由n(NO x)＝22.4 L
22.4 L·mol－1
＝1 mol可知，被还原的硝酸的物质的量为1 mol，表现酸性的硝酸的物质的量为2 mol，故反应共消耗硝酸的物质的量为1 mol＋2 mol＝3 mol，则D正确；反应消耗Cu的物质的量是1 mol，失去2 mol电子，若还原产物全部为NO2，则其物质的量为2 mol，若还原产物全部为NO，则其物质的量
为2
3
mol，
2
3
mol<1 mol<2 mol，则产生的气体为NO和NO2；设NO2物质的量为x mol，则NO
物质的量为(1－x)mol，根据得失电子守恒，可得x＋3(1－x)＝2，解得x＝0.5，1－x＝0.5，故二者的物质的量之比为1∶1。

(3)所给物质中，HNO3中氮元素化合价位于最高价，具有氧化性，能将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3，对应还原产物为NO，根据得失电子守恒原子守恒，可得发生的反应为4HNO3＋3FeSO4===Fe(NO3)3＋Fe2(SO4)3＋NO↑＋2H2O。

6．为研究硝酸的性质，某同学设计并完成如图实验：室温下，将铁片分别置于适量的稀硝酸和浓硝酸中(如图所示)。

(1)气球的作用是收集产生的气体，防止污染空气。

(2)A中最终溶液变为浅绿色，发生反应的离子方程式是3Fe＋8H＋＋2NO－3===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。

(3)B中无明显变化，该同学进一步探究如下：
假设①常温下铁与浓硝酸不反应。

假设②浓硝酸将铁片表面氧化形成致密的氧化膜，阻止反应进一步进行。

进行实验：将B中的铁片取出并洗净后，放入CuSO4溶液中，无明显变化，则说明假设①不成立(填“成立”或“不成立”)。

解析：(1)Fe与浓硝酸和稀硝酸反应分别生成NO2和NO，氮的氧化物属于有毒气体，会污染空气，要尾气处理，所以用气球收集气体，目的是防止污染空气。

(2)A中溶液最终变成浅绿色，则稀硝酸与Fe反应最终生成浅绿色的Fe(NO3)2、NO和H2O，其反应的离子方程式为3Fe＋8H＋＋2NO－3===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。

(3)B中无明显变化，因为Fe在常温下遇到浓硝酸会钝化；将B中的铁片取出并洗净后，放入CuSO4溶液中，不反应，说明Fe的表面生成了氧化膜，因此证明了浓硝酸将铁片表面氧化形成致密的氧化膜，则假设①不成立。

能力提升
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1．某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4，向其中加入1.5 mol Fe，充分反应(已知NO－3被还原为NO)，最终溶液体积为1 L。

下列说法正确的是( AB ) A．所得溶液中c(NO－3)＝2.75 mol·L－1
B．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1
C．反应后生成NO的体积为33.6 L(标准状况下)
D．所得溶液中的溶质只有FeSO4
解析：此反应分两步进行，第一步为：
Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
1 4 1 1 1
1.5 mol 5 mol 4 mol
由比例关系得：只有H＋完全反应。

剩余铁粉为n(Fe)＝1.5 mol－1.25 mol＝0.25 mol 剩余NO－3为：n(NO－3)＝4 mol－1.25 mol＝2.75 mol
生成n(Fe3＋)＝n(NO)＝1.25 mol
第二步为：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
1 2 3
0.25 1.25 mol
由比例关系得：Fe3＋过量，剩余n(Fe3＋)＝1.25 mol－0.5 mol＝0.75 mol，生成n(Fe2＋)＝0.75 mol。

所得溶液中c(NO－3)＝2.75 mol
1 L
＝2.75 mol·L－1，A正确；所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)
＝0.75 mol
1 L
∶
0.75 mol
1 L
＝1∶1，B正确；反应后生成NO的体积为1.25 mol×22.4 L·mol－1
＝28 L，C错误；反应后溶液中有Fe2＋、Fe3＋、K＋、NO－3、SO2－4溶液中溶质不止FeSO4一种，D 错误。

2．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( BD )
解析：稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成Fe3＋，过量铁粉将Fe3＋还原，最终得到Fe2＋，滴入KSCN溶液不显红色，A错误；常温下，Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化，生成致密的保护膜阻止了反应进行，B正确；Al箔能与稀HNO3反应放出气体，C错误；浓硝酸具有强氧化性，能使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，D正确。

3．某实验过程如图所示，则图③的试管中的现象是( D )
A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应
B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色
C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体
D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色
解析：生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性条件下相当于又有了HNO3，铜片会继续溶解生成NO。

4．下列叙述正确的是( AD )
A．FeO与稀硝酸反应属于氧化还原反应
B．常温下Fe与浓硝酸不反应
C．铜片与浓硝酸发生离子反应：Cu＋NO－3＋4H＋===Cu2＋＋NO2↑＋2H2O
D．向Fe(NO3)2稀溶液中加入盐酸发生反应：3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O 解析：FeO与稀硝酸反应，表现硝酸的氧化性和酸性，因此该反应属于氧化还原反应，A 项正确；浓硝酸使Fe钝化属于氧化还原反应，B项错误；离子方程式中电荷和原子不守恒，C项错误；Fe2＋被NO－3在H＋条件下氧化，D项正确。

5．“三大强酸”包含盐酸、硝酸和硫酸，都是具备高腐蚀性的强酸。

下列它们的性质和应用的说法正确的是( AD )
A．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加Cu(NO3)2晶体，铜粉溶解
B．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸，试管口观察到红棕色气体，说明HNO3分解生成NO2
C．向溶液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，再滴加稀硝酸，白色沉淀不溶解，证明溶液中含有SO2－4
D．向Na2S溶液中加入稀硝酸产生淡黄色沉淀
解析：铜粉溶解是因为加入Cu(NO3)2后，NO－3在酸性条件下将Cu氧化；Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸，NO－3在酸性条件下氧化Fe2＋，同时NO－3被还原为NO；向溶液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀，再加入稀硝酸，白色沉淀不溶解，则沉淀可能是BaSO4，也可能是AgCl等；向Na2S 溶液中加入稀硝酸，由于HNO3具有氧化性，将S2－氧化，生成淡黄色S沉淀。

二、非选择题
△6．某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO3=====
4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O)。

请回答下列问题：
(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈瓶中气体的颜色为红棕色，产生该气体的化学
反应方程式是C ＋4HNO 3(浓)=====△4NO 2↑＋CO 2↑＋2H 2O 。

(2)装置C 中盛有足量Ba(OH)2溶液，反应一段时间后可观察到C 中出现白色沉淀，该白色沉淀为BaCO 3(写化学式)。

C 中的Ba(OH)2溶液不能(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2的浓度低，NO 2、CO 2过量，最终溶液不能形成CaCO 3沉淀。

(3)装置B 的作用是防倒吸。

(4)装置D 中收集到了无色气体，部分同学认为是NO ，还有部分同学认为是O 2。

①下列对该气体的检验方法合适的是AC(填字母)。

A ．敞口观察集气瓶内气体的颜色变化
B ．将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察试纸是否变红
C ．将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃
②如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是浓硝酸的分解。

解析：(1)装置A 中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO 2、CO 2、H 2O ，由于NO 2为红棕色气体，故三颈瓶中的气体为红棕色。

(2)将NO 2、CO 2通入Ba(OH)2溶液中分别生成Ba(NO 3)2和BaCO 3，由于Ba(OH)2溶液足量，故溶液为碱性环境，BaCO 3不溶解以沉淀形式析出。

Ba(OH)2溶液不能用Ca(OH)2溶液代替，因为Ca(OH)2微溶于水，溶液中Ca(OH)2含量太少，浓度太低，不足以完全吸收生成的酸性气体，导致溶液呈酸性，从而不能生成CaCO 3沉淀。

(3)装置B 可以防止装置C 中酸性气体因溶解速率太快而出现倒吸。

(4)①NO 与空气中的O 2反应生成红棕色的NO 2，A 正确；NO 和O 2均不具有酸性，B 错误；O 2能使带火星的木条复燃，而NO 不能，C 正确。

②装置A 中除发生木炭与浓硝酸的反应外，还发生浓硝酸的分解反应。