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高中化学必修2 第3课时 硝酸酸雨及防治
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第3课时 硝酸 酸雨及防治
学业要求
核心素养对接
1.能列举、描述、辨识硝酸的重要物理性质、化学性质及实验现象。
2.能从氧化还原反应的角度分析浓、稀硝酸的强氧化性。
3.硫的化合物、氮的化合物引起的酸雨及防治。
1.通过浓、稀硝酸性质的不同培养学生变化观念。
2.通过研究氮的化合物、硫的化合物的污染，提高学生的科学态度与社会责任。
[知 识 梳 理]
知识点一 硝酸
此为硝酸的安全周知卡，硝酸的危险性类别为什么是“腐蚀”，浓、稀硝酸分别有什么样的性质？请学习下列知识点找到答案：
1.物理性质
纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。
2．化学性质
(1)酸性：属于强酸，具有酸的通性，如CaCO3与HNO3反应CaCO3＋2HNO3(稀)===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O。
(2)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。
市售浓HNO3呈黄色，因硝酸分解产生的NO2溶在硝酸里，故浓HNO3应保存在棕色试剂瓶，置于冷暗处，不能用橡胶塞。
(3)强氧化性：
①与金属反应：
硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应。
a．Cu与浓HNO3反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
Cu与稀HNO3反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。注意：[实验5－8]的实验现象
既表现HNO3的氧化性，又表现酸性，HNO3→NO2、NO，氧化性，HNO3→Cu(NO3)2，酸性
b．与Fe、Al反应：常温时浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所以可以用铁容器或铝容器盛放浓硝酸。
②与非金属反应：
碳与浓硝酸反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。只表现氧化性
3．工业制法
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示：
4．用途
硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等。
知识点二 酸雨及其防治
这是酸雨危害的漫画，酸雨为什么有这么大的危害，酸雨的成分是什么？酸雨如何防治？通过掌握以下知识解决这个问题：
正常雨水pH＝5.6，是因为溶解了CO2
微判断
(1)金属与硝酸反应无H2放出是因为硝酸中N元素的化合价处于最高价态，其得电子能力强于H＋( )
(2)碳、铜分别与浓硝酸反应，浓硝酸均只表现强氧化性( )
(3)浓硝酸能用铁制容器或铝制器存放是因为铝、铁与浓硝酸不反应( )
(4)向浓硝酸中滴加石蕊溶液，现象为先变红后褪色( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√
微训练
1．已知3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是( )
A．Cu做还原剂，HNO3做氧化剂
B．HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性
C．每生成22.4 L(标准状况)NO有3 mol电子转移
D．如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NO
解析 根据反应
知，A正确；HNO3在该反应中既表现酸性又表现氧化性，B正确；根据双线桥分析，该反应每生成2 mol NO转移6 mol电子，C正确；HNO3被还原生成NO，若有8 mol HNO3被还原，则生成8 mol NO，D错误。
答案 D
2．回答下列问题。
(1)有时在实验室看到的硝酸显黄色，原因是_______________________________。
实验室保存硝酸的方法是_______________________________________。
(2)铜与足量浓HNO3反应时，表现酸性的硝酸与做氧化剂的HNO3物质的量之比为________。
(3)铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是________(填序号)。
A．FeCl3 B．NaCl
C．KNO3 D．Cu(NO3)2
(4)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有________，写出反应的离子方程式：_________________________________________。
向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：________________________________________________________
_________________________________________________________。
(5)从某金属粉末(含有Au、Cu、Ag)中分离出Au，加入的试剂是________________________________________________________________，
写出Ag参与反应的化学方程式：_______________________________
__________________________________________________________。
(6)往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该为
Fe(NO3)2溶液____________________________________________________；
FeSO4溶液________________________________________________________。
答案 (1)久置硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生了分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致 保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处 (2)1∶1 (3)B
(4)NO2、NO Cu＋4H＋＋2NO===2NO2↑＋2H2O＋Cu2＋、3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (5)稀硝酸 3Ag＋4HNO3===3AgNO3＋NO↑＋2H2O
(6)浅绿色变棕黄色 不变色
微思考
1．市售浓HNO3为什么呈黄色，如何去除这个黄色？
提示 ①4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，NO2溶于HNO3显黄色。
②可通入氧气，使NO2转化为HNO3。
2．浓HNO3反应时，还原产物的价态与什么有关？
提示 HNO3的浓度不同，产物不同，浓时为NO2，稀时为NO，如HNO3与较活泼金属反应，HNO3浓度很稀也可生成NH、N2、N2O等。
学习任务1 硝酸的强氧化性
资料：
资料一、当硝酸与金属反应时，硝酸被还原的程度取决于酸的浓度和还原剂的强弱。对于同一还原剂来说，酸越稀，被还原的程度愈大。
资料二、在金属活动性顺序中，位于氢后的金属铜、汞、银等，跟浓硝酸反应时，主要得到二氧化氮；跟稀硝酸反应时，主要得到一氧化氮。所以说，当硝酸与铜、汞、银等金属反应时，浓硝酸比稀硝酸的氧化性强。
资料三、当活泼金属锌、镁等跟硝酸反应时，硝酸浓度不同，还原产物不同；前期有气体(NO2)产生，而后期则有铵盐生成。
铁与稀硝酸的反应与上述情况类似。上图显示了铁与不同浓度HNO3反应时的还原产物，从上图中可以看出，当其他条件一致时，如温度、还原剂一致时，在浓硝酸(密度为1.35)中，主要产物是NO2，随着HNO3浓度逐渐下降，产物NO2逐渐减少，而一氧化氮的相对含量逐渐增多。当密度是1.30时，主要产物是NO，其次是NO2及少量N2O；当密度是1.15时，NO与NH3的相对含量几乎相当；HNO3的密度为1.05时，NH3成为主要的产物。
资料四、Fe、Co、Ni、Al等金属遇到浓硝酸会产生钝化现象。是因为在常温下，浓硝酸跟这些金属接触，能够使金属表面生成一薄层致密的氧化物保护膜阻止内部金属继续跟硝酸反应。
结合上述四则资料回答下列问题：
1．浓、稀硝酸分别与铜反应时，其还原产物相同吗？
提示 浓HNO3、稀HNO3产物不同，前者生成NO2，后者生成NO。
2．硝酸的氧化性与浓度有关吗？
越浓氧化性越强，还是越稀氧化性越强？
提示 与浓度有关，浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。
3．实验：在分别盛有少量浓、稀硝酸的试管里，分别滴入几滴紫色石蕊溶液并加热。
请预测实验现象，并给出解释。
提示 前者溶液先变成红色，过一会红色消失。后者溶液变成红色，但不消失。
这是由于浓硝酸具有强氧化性，而使红色褪去。浓硝酸比稀硝酸氧化性强。
硝酸的强氧化性
HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。
硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强
(1)硝酸与金属的反应
①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O；
②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同；
③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。
(2)硝酸与非金属的反应
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实例：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
(3)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。
【例题1】 下列关于硝酸的说法中正确的是( )
A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能
B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸
D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸
解析 A项，加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。
答案 B
变式训练1 下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是（双选）( )
A．FeO与稀硝酸反应生成Fe(NO3) 3和NO
B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2
C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3
D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
解析 FeO与稀硝酸反应生成Fe(NO3) 3，HNO3部分做氧化剂；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分做氧化剂被还原为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。
答案 B
学习任务2 酸雨的形成与防治
情景：
如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题：
(1)造成上述现象的原因________________________________________________。
(2)写出上述变化中的化学(或离子)方程式：_________________________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：_______________________________________________________
_____________________________________________________________。
答案 (1)酸雨对雕像的腐蚀
(2)SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋H2O＋CO2
(3)CaO＋SO2CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4
1．常见的环境污染
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
酸雨
SO2和氮氧化物的排放
土壤酸化，腐蚀建筑物
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
2.SO2和氮的氧化物的吸收、转化
(1)NaOH溶液吸收
SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(2)氨气吸收
2NH3＋H2O＋SO2===(NH4)2SO3
8NH3＋6NO27N2＋12H2O
4NH3＋6NO5N2＋6H2O
(3)汽车尾气转换器
2CO＋2NO2CO2＋N2
(4)石灰吸收
CaO＋SO2CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4
特别提醒：(1)氮的氧化物是造成酸雨和臭氧层空洞的共同污染物。
(2)NO在破坏臭氧层的过程中可发生如下反应：
NO＋O3―→NO2＋O2①
NO2＋O―→NO＋O2②
总反应方程式为2O3===3O2，从整个反应来看NO作催化剂。
(3)NO使人中毒的原理与CO相似，被人吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白，从而使血红蛋白失去运输O2的能力。
【例题2】 下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．CO2 B．SO2
C．N2 D．NO2
(2)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燃煤脱硫
④在已酸化的土壤中加生石灰 ⑤开发新能源
A．①②③ B．②③④⑤
C．①③⑤ D．①③④⑤
答案 (1)BD (2)C
变式训练2 酸雨是对呈酸性(pH小于5.6)降水的统称。下列说法错误的是( )
A．空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨
B．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物
C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
D．为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料脱硫处理
解析 工业废水任意排放引起江河湖泊污染，而酸雨是由于SO2和NO2溶于水引起的。
答案 C
学习任务3 (核心素养)硝酸与金属反应的计算
一、知识要点
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)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。
二、核心素养
硝酸与金属反应的计算⇒培养学生的模型认知意识，提升学生的微观辨析素养
【素养解题】
[典例示范] 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( )
A．1∶4 B．1∶5
C．2∶3 D．2∶5
[硝酸与金属反应计算思维模型]
答案 A
三、对点训练
1．为除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂是( )
A．稀硝酸 B．浓硝酸
C．稀硫酸 D．浓盐酸
解析 常温下，Al在浓HNO3中钝化，铜与浓HNO3可反应。
答案 B
2．相同质量的铜片分别与过量的体积相同的浓硝酸、稀硝酸反应。二者比较，相等的是( )
①铜片消耗完所需时间 ②反应生成的气体体积(标准状况) ③反应中氧化剂得到的电子总数 ④反应后溶液中铜离子的浓度
A．①③ B．②④
C．③④ D．只有①
解析 浓硝酸与Cu反应剧烈，所用时间短；因Cu反应后均生成Cu2＋，故等质量的Cu失电子数相等，生成n(Cu2＋)相等，又溶液体积相同，故c(Cu2＋)相等；由电子守恒知Cu→2NO2，3Cu→2NO，故生成气体体积不等。
答案 C
3．将硝酸表现出的性质填在下列各反应操作或现象后：
A．氧化性 B．酸性
C．还原性 D．不稳定性
(1)久置的浓硝酸变黄色________。
(2)用硝酸浸洗附有银的试管________。
(3)常温下用铁制或铝制容器贮存、运输浓HNO3__________________。
(4)用稀HNO3浸洗久置石灰水试剂瓶上的固体________________。
(5)用Cu和稀HNO3制NO气体________。
(6)浓HNO3中滴入石蕊溶液并微热，石蕊溶液先变红后褪色________。
解析 浓HNO3见光或受热易分解生成NO2，NO2又溶于硝酸中而使其显黄色。浓硝酸具有强氧化性，常温下使Fe、Al金属钝化，与金属Cu、Ag等都能发生反应。硝酸具有酸性，与碱、盐、碱性氧化物等反应。在浓HNO3中滴入石蕊溶液，石蕊溶液先变红，表现出酸性，后褪色，又表现出强氧化性。
答案 (1)D (2)AB (3)A (4)B (5)AB (6)AB
4．为研究硝酸的性质，某同学设计并完成如下实验：室温下，将铁片分别置于适量的稀HNO3和浓HNO3中(如图所示)。
(1)气球的作用是___________________________________________。
(2)A中溶液最终变为浅绿色，发生反应的离子方程式是
_________________________________________________________________。
(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。
②_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
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________(填“成立”或“不成立”)。
解析 (1)Fe与浓HNO3和稀HNO3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HNO3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===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。(3)B中无明显变化，因为Fe在常温下遇到浓HNO3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HNO3将铁片表面氧化形成致密的氧化膜，则假设①不成立。
答案 (1)收集产生的气体，防止污染空气
(2)3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)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 不成立
[学 考 练]
1．与下列物质的反应中，硝酸既表现氧化性，又表现酸性的是( )
A．FeO B．Na2CO3
C．CuO D．木炭
解析 A符合要求，FeO与浓HNO3反应生成NO2和Fe(NO3)3，HNO3表现出强氧化性，同时又表现出酸性；B、C不符合要求，硝酸与弱酸盐及碱性氧化物反应表现出酸性；D不符合要求， 硝酸只表现出强氧化性。
答案 A
2．将铜粉置于稀H2SO4中，加热后无明显现象，但加入一种盐后，铜粉质量减少，而且溶液变蓝，则此盐可能是( )
A．NaCl B．Na2SO4
C．NaNO3 D．Na2CO3
解析 NO在酸性条件下能将Cu氧化。
答案 C
3．下列叙述正确的是（双选）( )
A．FeO与稀硝酸反应属于复分解反应
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＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
D．向Fe(NO3)2稀溶液中加入盐酸发生反应：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
解析 A不正确，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；B不正确，浓硝酸使Fe钝化属于氧化还原反应；C正确,D正确，在酸性条件下Fe2＋被NO氧化。
答案 CD
4．下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是( )
A．常温下不可用铝制容器贮存
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降低
解析 常温下，二者均能使铝钝化，A项错误；露置在空气中，浓硫酸吸水质量增加，B项错误；浓硫酸在常温下与铜没有明显的反应，C项错误；在空气中，浓硝酸挥发、浓硫酸吸水，二者浓度都降低，D项正确。
答案 D
5．将锌、铁、铜粉末按一定比例混合投入一定量的硝酸中，微热，充分反应后过滤，除去滤渣，滤液中金属阳离子情况不可能是( )
A．只含Cu2＋、Fe2＋、Zn2＋
B．只含Zn2＋
C．只含Fe2＋、Zn2＋
D．只含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋
解析 微热，充分反应后过滤，除去滤渣，说明金属有剩余，溶液中一定不含有Fe3＋。
答案 D
6．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是（双选）( )
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋
B
常温下，Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中
无明显现象
Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C
Al箔插入稀HNO3中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D
用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上
试纸先变红后褪色
浓HNO3具有酸性和氧化性
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项错误；常温下，Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化，生成致密的氧化物保护膜阻止了反应进行，B项正确；Al箔能与稀HNO3反应放出气体，C项错误。
答案 BD
7．碳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(如图装置)，下列有关说法正确的是（双选）( )
A．洗气瓶中产生的沉淀中有碳酸钡
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导管口没有红棕色气体出现
解析 碳与浓硫酸共热产生的X气体为CO2和SO2的混合气体，铜与浓硝酸反应产生的Y气体是NO2，SO2＋H2O＋NO2===H2SO4＋NO，故洗气瓶中产生的是硫酸钡沉淀，Z处逸出的气体中有CO2和NO，NO遇到空气中的氧气生成了红棕色的NO2，二氧化碳不与氯化钡反应，所以没有BaCO3生成。
答案 BC
8．用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应，②铜跟稀硝酸反应，③铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述正确的是( )
A．三种途径所消耗的铜的物质的量不相等
B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等
C．所消耗铜的物质的量：途径③＞途径①＞途径②
D．所消耗硝酸的物质的量：途径①＞途径②＞途径③
解析 三种途径发生的反应历程如下：
途径①CuCu(NO3)2＋NO2
途径②CuCu(NO3)2＋NO
途径③CuCuOCu(NO3)2
由此可见，途径①、②消耗HNO3量多且产生有毒气体。
答案 D
9．将0.1 mol铜与40 mL 10 mol/L HNO3充分反应后，溶液中含a mol H＋。由此可知( )
A．生成的气体在标准状况下的体积为4.48 L
B．生成的气体在标准状况下的体积为1.49 L
C．被还原的硝酸的物质的量为(0.2－a)mol
D．反应后溶液中所含NO的物质的量为0.2 mol
解析 根据题意知剩余HNO3为a mol，Cu(NO3)2的量为0.1 mol，被还原的HNO3为0.04×10 mol－a mol－0.1×2 mol＝(0.2－a)mol，生成的NOx为(0.2－a) mol。
答案 C
10．关于硝酸的说法中正确的是( )
A．硝酸电离出的H＋，能被Zn还原成H2
B．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体
C．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4，可在管口观察到红棕色气体
D．过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈红色
解析 A不正确，硝酸具有强氧化性，与Zn反应生成氮氧化物等，不能生成H2；B不正确，Fe被浓硝酸钝化，阻止进一步反应；C正确，稀H2SO4电离出H＋，NO在酸性条件下具有强氧化性，被Fe2＋还原为NO，试管口遇O2生成红棕色的NO2；D不正确，过量的Fe粉中加入稀HNO3，生成Fe2＋，与KSCN溶液不反应。
答案 C
11．将红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中，剧烈反应，产生混合气体A，A在常温下不与空气作用，发生如下图所示的变化。
气体A
则：
(1)写出下列物质的化学式：
丙________，B________，C________，D________。
(2)写出甲跟乙反应的化学方程式：___________________________________
_____________________________________________________________。
(3)单质丙与溶液乙反应生成气体B的离子方程式___________________
_______________________________________________________。
解析 红热的固体单质甲放入黄色的浓乙溶液中产生混合气体A，A不与空气反应，证明甲为碳，乙为HNO3，混合气体A中含有CO2和NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，故B为NO，C为CaCO3。单质丙与乙溶液(即稀HNO3)反应生成气体B(NO)和蓝色溶液D，知丙为铜，D为Cu(NO3)2。
答案 (1)Cu NO CaCO3 Cu(NO3)2
(2)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(3)3Cu＋8H＋＋2NO===2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O
12．如图所示甲是某学生验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是另外两位同学对甲装置改进后的装置：
(1)甲、乙、丙三个装置中都发生的反应的化学方程式：
_______________________________________________________________。
(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。实验时先关闭止水夹________，再打开止水夹________，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。根据题目给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，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，实验时先关闭止水夹c，再打开止水夹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吸收NO2气体，防止污染环境
(3)c ab 先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②
[能 力 练]
13．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体，设计了如下实验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应)：
(1)设计装置A的目的是____________________________________________，
为达此目的应进行的操作是___________________________________________；
A中反应的化学方程式是_____________________________________________。
(2)在(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____________________________________________________________
_______________________________________________________________；
B中反应的离子方程式是________________________________________。
(3)装置E和F的作用是_____________________________________________；
为实现此目的，操作方法是______________________________________________。
(4)D装置的作用是____________________________________________________。
解析 NO是无色有毒的气体，易与O2反应生成红棕色有毒的NO2，若验证生成气体是NO，则必须排尽装置中空气。A装置中产生CO2气体能将整套装置中空气赶尽，当C中有白色沉淀生成时，则说明装置中已无空气。若判断产物气体，可向E中推入空气(或氧气)，若气体由无色→红棕色，说明反应产生NO气体。
答案 (1)利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰 打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O
(2)铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍无色，溶液变为蓝色 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)验证B中产生的无色气体为NO 将注射器F中的空气推入E中
(4)吸收NO、NO2等尾气，防止污染空气
14．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。
(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，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HNO3
乙
Cu、稀HNO3
丙
Cu、O2、稀HNO3
(4)该小组同学向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸。观察到的实验现象是_____________________________________________；
该小组同学实验目的是______________________________________________，
但此实验的不足之处是_________________________________________。
解析 (1)形成封闭系统的气体在热胀冷缩作用下压强发生变化，可用于检查装置封闭是否完好。(2)铜与浓硝酸反应较剧烈，生成NO2气体呈红棕色，铜与稀硝酸反应相对平稳，放出无色气体NO，即混合气体颜色变浅。(3)铜直接与浓、稀HNO3反应都有对环境有危害的污染物NOx产生，而Cu先与O2化合生成CuO后，再与HNO3发生复分解反应，生成Cu(NO3)2时不产生对环境有危害的物质，且消耗HNO3量较少。(4)KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成氯气，氯气置换KBr溶液中的溴使溶液显橙色，同时反应现象证明有氧化还原反应发生，证明给定物质氧化性(或还原性)强弱；氯气有毒，实验装置中还应该有尾气处理部分。
答案 (1)检查装置气密性 (2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 反应变缓，气体颜色变浅
(3)丙 耗酸量最少，无污染
(4)c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为橙色 证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2 没有处理尾气
第3课时 硝酸 酸雨及防治
学业要求
核心素养对接
1.能列举、描述、辨识硝酸的重要物理性质、化学性质及实验现象。
2.能从氧化还原反应的角度分析浓、稀硝酸的强氧化性。
3.硫的化合物、氮的化合物引起的酸雨及防治。
1.通过浓、稀硝酸性质的不同培养学生变化观念。
2.通过研究氮的化合物、硫的化合物的污染，提高学生的科学态度与社会责任。
[知 识 梳 理]
知识点一 硝酸
此为硝酸的安全周知卡，硝酸的危险性类别为什么是“腐蚀”，浓、稀硝酸分别有什么样的性质？请学习下列知识点找到答案：
1.物理性质
纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。
2．化学性质
(1)酸性：属于强酸，具有酸的通性，如CaCO3与HNO3反应CaCO3＋2HNO3(稀)===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O。
(2)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O。
市售浓HNO3呈黄色，因硝酸分解产生的NO2溶在硝酸里，故浓HNO3应保存在棕色试剂瓶，置于冷暗处，不能用橡胶塞。
(3)强氧化性：
①与金属反应：
硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应。
a．Cu与浓HNO3反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
Cu与稀HNO3反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。注意：[实验5－8]的实验现象
既表现HNO3的氧化性，又表现酸性，HNO3→NO2、NO，氧化性，HNO3→Cu(NO3)2，酸性
b．与Fe、Al反应：常温时浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所以可以用铁容器或铝容器盛放浓硝酸。
②与非金属反应：
碳与浓硝酸反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。只表现氧化性
3．工业制法
硝酸是重要的化工原料，用于制化肥、农药、炸药、染料等。工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示：
4．用途
硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等。
知识点二 酸雨及其防治
这是酸雨危害的漫画，酸雨为什么有这么大的危害，酸雨的成分是什么？酸雨如何防治？通过掌握以下知识解决这个问题：
正常雨水pH＝5.6，是因为溶解了CO2
微判断
(1)金属与硝酸反应无H2放出是因为硝酸中N元素的化合价处于最高价态，其得电子能力强于H＋( )
(2)碳、铜分别与浓硝酸反应，浓硝酸均只表现强氧化性( )
(3)浓硝酸能用铁制容器或铝制器存放是因为铝、铁与浓硝酸不反应( )
(4)向浓硝酸中滴加石蕊溶液，现象为先变红后褪色( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√
微训练
1．已知3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是( )
A．Cu做还原剂，HNO3做氧化剂
B．HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性
C．每生成22.4 L(标准状况)NO有3 mol电子转移
D．如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NO
解析 根据反应
知，A正确；HNO3在该反应中既表现酸性又表现氧化性，B正确；根据双线桥分析，该反应每生成2 mol NO转移6 mol电子，C正确；HNO3被还原生成NO，若有8 mol HNO3被还原，则生成8 mol NO，D错误。
答案 D
2．回答下列问题。
(1)有时在实验室看到的硝酸显黄色，原因是_______________________________。
实验室保存硝酸的方法是_______________________________________。
(2)铜与足量浓HNO3反应时，表现酸性的硝酸与做氧化剂的HNO3物质的量之比为________。
(3)铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是________(填序号)。
A．FeCl3 B．NaCl
C．KNO3 D．Cu(NO3)2
(4)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有________，写出反应的离子方程式：_________________________________________。
向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：________________________________________________________
_________________________________________________________。
(5)从某金属粉末(含有Au、Cu、Ag)中分离出Au，加入的试剂是________________________________________________________________，
写出Ag参与反应的化学方程式：_______________________________
__________________________________________________________。
(6)往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该为
Fe(NO3)2溶液____________________________________________________；
FeSO4溶液________________________________________________________。
答案 (1)久置硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生了分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致 保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处 (2)1∶1 (3)B
(4)NO2、NO Cu＋4H＋＋2NO===2NO2↑＋2H2O＋Cu2＋、3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (5)稀硝酸 3Ag＋4HNO3===3AgNO3＋NO↑＋2H2O
(6)浅绿色变棕黄色 不变色
微思考
1．市售浓HNO3为什么呈黄色，如何去除这个黄色？
提示 ①4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，NO2溶于HNO3显黄色。
②可通入氧气，使NO2转化为HNO3。
2．浓HNO3反应时，还原产物的价态与什么有关？
提示 HNO3的浓度不同，产物不同，浓时为NO2，稀时为NO，如HNO3与较活泼金属反应，HNO3浓度很稀也可生成NH、N2、N2O等。
学习任务1 硝酸的强氧化性
资料：
资料一、当硝酸与金属反应时，硝酸被还原的程度取决于酸的浓度和还原剂的强弱。对于同一还原剂来说，酸越稀，被还原的程度愈大。
资料二、在金属活动性顺序中，位于氢后的金属铜、汞、银等，跟浓硝酸反应时，主要得到二氧化氮；跟稀硝酸反应时，主要得到一氧化氮。所以说，当硝酸与铜、汞、银等金属反应时，浓硝酸比稀硝酸的氧化性强。
资料三、当活泼金属锌、镁等跟硝酸反应时，硝酸浓度不同，还原产物不同；前期有气体(NO2)产生，而后期则有铵盐生成。
铁与稀硝酸的反应与上述情况类似。上图显示了铁与不同浓度HNO3反应时的还原产物，从上图中可以看出，当其他条件一致时，如温度、还原剂一致时，在浓硝酸(密度为1.35)中，主要产物是NO2，随着HNO3浓度逐渐下降，产物NO2逐渐减少，而一氧化氮的相对含量逐渐增多。当密度是1.30时，主要产物是NO，其次是NO2及少量N2O；当密度是1.15时，NO与NH3的相对含量几乎相当；HNO3的密度为1.05时，NH3成为主要的产物。
资料四、Fe、Co、Ni、Al等金属遇到浓硝酸会产生钝化现象。是因为在常温下，浓硝酸跟这些金属接触，能够使金属表面生成一薄层致密的氧化物保护膜阻止内部金属继续跟硝酸反应。
结合上述四则资料回答下列问题：
1．浓、稀硝酸分别与铜反应时，其还原产物相同吗？
提示 浓HNO3、稀HNO3产物不同，前者生成NO2，后者生成NO。
2．硝酸的氧化性与浓度有关吗？
越浓氧化性越强，还是越稀氧化性越强？
提示 与浓度有关，浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。
3．实验：在分别盛有少量浓、稀硝酸的试管里，分别滴入几滴紫色石蕊溶液并加热。
请预测实验现象，并给出解释。
提示 前者溶液先变成红色，过一会红色消失。后者溶液变成红色，但不消失。
这是由于浓硝酸具有强氧化性，而使红色褪去。浓硝酸比稀硝酸氧化性强。
硝酸的强氧化性
HNO3中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。
硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强
(1)硝酸与金属的反应
①除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属，如3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O；
②活泼金属与硝酸反应不生成H2，硝酸的浓度不同，还原产物不同；
③常温下浓硝酸能使Fe、Al钝化。
(2)硝酸与非金属的反应
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实例：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
(3)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。
【例题1】 下列关于硝酸的说法中正确的是( )
A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能
B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂
C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸
D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸
解析 A项，加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。
答案 B
变式训练1 下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是（双选）( )
A．FeO与稀硝酸反应生成Fe(NO3) 3和NO
B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2
C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3
D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
解析 FeO与稀硝酸反应生成Fe(NO3) 3，HNO3部分做氧化剂；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分做氧化剂被还原为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。
答案 B
学习任务2 酸雨的形成与防治
情景：
如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题：
(1)造成上述现象的原因________________________________________________。
(2)写出上述变化中的化学(或离子)方程式：_________________________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：_______________________________________________________
_____________________________________________________________。
答案 (1)酸雨对雕像的腐蚀
(2)SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋H2O＋CO2
(3)CaO＋SO2CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4
1．常见的环境污染
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
酸雨
SO2和氮氧化物的排放
土壤酸化，腐蚀建筑物
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
2.SO2和氮的氧化物的吸收、转化
(1)NaOH溶液吸收
SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(2)氨气吸收
2NH3＋H2O＋SO2===(NH4)2SO3
8NH3＋6NO27N2＋12H2O
4NH3＋6NO5N2＋6H2O
(3)汽车尾气转换器
2CO＋2NO2CO2＋N2
(4)石灰吸收
CaO＋SO2CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4
特别提醒：(1)氮的氧化物是造成酸雨和臭氧层空洞的共同污染物。
(2)NO在破坏臭氧层的过程中可发生如下反应：
NO＋O3―→NO2＋O2①
NO2＋O―→NO＋O2②
总反应方程式为2O3===3O2，从整个反应来看NO作催化剂。
(3)NO使人中毒的原理与CO相似，被人吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白，从而使血红蛋白失去运输O2的能力。
【例题2】 下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．CO2 B．SO2
C．N2 D．NO2
(2)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燃煤脱硫
④在已酸化的土壤中加生石灰 ⑤开发新能源
A．①②③ B．②③④⑤
C．①③⑤ D．①③④⑤
答案 (1)BD (2)C
变式训练2 酸雨是对呈酸性(pH小于5.6)降水的统称。下列说法错误的是( )
A．空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨
B．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物
C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
D．为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料脱硫处理
解析 工业废水任意排放引起江河湖泊污染，而酸雨是由于SO2和NO2溶于水引起的。
答案 C
学习任务3 (核心素养)硝酸与金属反应的计算
一、知识要点
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)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。
二、核心素养
硝酸与金属反应的计算⇒培养学生的模型认知意识，提升学生的微观辨析素养
【素养解题】
[典例示范] 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( )
A．1∶4 B．1∶5
C．2∶3 D．2∶5
[硝酸与金属反应计算思维模型]
答案 A
三、对点训练
1．为除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂是( )
A．稀硝酸 B．浓硝酸
C．稀硫酸 D．浓盐酸
解析 常温下，Al在浓HNO3中钝化，铜与浓HNO3可反应。
答案 B
2．相同质量的铜片分别与过量的体积相同的浓硝酸、稀硝酸反应。二者比较，相等的是( )
①铜片消耗完所需时间 ②反应生成的气体体积(标准状况) ③反应中氧化剂得到的电子总数 ④反应后溶液中铜离子的浓度
A．①③ B．②④
C．③④ D．只有①
解析 浓硝酸与Cu反应剧烈，所用时间短；因Cu反应后均生成Cu2＋，故等质量的Cu失电子数相等，生成n(Cu2＋)相等，又溶液体积相同，故c(Cu2＋)相等；由电子守恒知Cu→2NO2，3Cu→2NO，故生成气体体积不等。
答案 C
3．将硝酸表现出的性质填在下列各反应操作或现象后：
A．氧化性 B．酸性
C．还原性 D．不稳定性
(1)久置的浓硝酸变黄色________。
(2)用硝酸浸洗附有银的试管________。
(3)常温下用铁制或铝制容器贮存、运输浓HNO3__________________。
(4)用稀HNO3浸洗久置石灰水试剂瓶上的固体________________。
(5)用Cu和稀HNO3制NO气体________。
(6)浓HNO3中滴入石蕊溶液并微热，石蕊溶液先变红后褪色________。
解析 浓HNO3见光或受热易分解生成NO2，NO2又溶于硝酸中而使其显黄色。浓硝酸具有强氧化性，常温下使Fe、Al金属钝化，与金属Cu、Ag等都能发生反应。硝酸具有酸性，与碱、盐、碱性氧化物等反应。在浓HNO3中滴入石蕊溶液，石蕊溶液先变红，表现出酸性，后褪色，又表现出强氧化性。
答案 (1)D (2)AB (3)A (4)B (5)AB (6)AB
4．为研究硝酸的性质，某同学设计并完成如下实验：室温下，将铁片分别置于适量的稀HNO3和浓HNO3中(如图所示)。
(1)气球的作用是___________________________________________。
(2)A中溶液最终变为浅绿色，发生反应的离子方程式是
_________________________________________________________________。
(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。
②_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
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________(填“成立”或“不成立”)。
解析 (1)Fe与浓HNO3和稀HNO3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HNO3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===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。(3)B中无明显变化，因为Fe在常温下遇到浓HNO3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HNO3将铁片表面氧化形成致密的氧化膜，则假设①不成立。
答案 (1)收集产生的气体，防止污染空气
(2)3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)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 不成立
[学 考 练]
1．与下列物质的反应中，硝酸既表现氧化性，又表现酸性的是( )
A．FeO B．Na2CO3
C．CuO D．木炭
解析 A符合要求，FeO与浓HNO3反应生成NO2和Fe(NO3)3，HNO3表现出强氧化性，同时又表现出酸性；B、C不符合要求，硝酸与弱酸盐及碱性氧化物反应表现出酸性；D不符合要求， 硝酸只表现出强氧化性。
答案 A
2．将铜粉置于稀H2SO4中，加热后无明显现象，但加入一种盐后，铜粉质量减少，而且溶液变蓝，则此盐可能是( )
A．NaCl B．Na2SO4
C．NaNO3 D．Na2CO3
解析 NO在酸性条件下能将Cu氧化。
答案 C
3．下列叙述正确的是（双选）( )
A．FeO与稀硝酸反应属于复分解反应
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＋2NO＋4H＋===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
D．向Fe(NO3)2稀溶液中加入盐酸发生反应：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
解析 A不正确，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；B不正确，浓硝酸使Fe钝化属于氧化还原反应；C正确,D正确，在酸性条件下Fe2＋被NO氧化。
答案 CD
4．下列关于浓硝酸和浓硫酸的叙述中正确的是( )
A．常温下不可用铝制容器贮存
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降低
解析 常温下，二者均能使铝钝化，A项错误；露置在空气中，浓硫酸吸水质量增加，B项错误；浓硫酸在常温下与铜没有明显的反应，C项错误；在空气中，浓硝酸挥发、浓硫酸吸水，二者浓度都降低，D项正确。
答案 D
5．将锌、铁、铜粉末按一定比例混合投入一定量的硝酸中，微热，充分反应后过滤，除去滤渣，滤液中金属阳离子情况不可能是( )
A．只含Cu2＋、Fe2＋、Zn2＋
B．只含Zn2＋
C．只含Fe2＋、Zn2＋
D．只含Cu2＋、Fe3＋、Zn2＋
解析 微热，充分反应后过滤，除去滤渣，说明金属有剩余，溶液中一定不含有Fe3＋。
答案 D
6．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是（双选）( )
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋
B
常温下，Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中
无明显现象
Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C
Al箔插入稀HNO3中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D
用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上
试纸先变红后褪色
浓HNO3具有酸性和氧化性
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项错误；常温下，Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化，生成致密的氧化物保护膜阻止了反应进行，B项正确；Al箔能与稀HNO3反应放出气体，C项错误。
答案 BD
7．碳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(如图装置)，下列有关说法正确的是（双选）( )
A．洗气瓶中产生的沉淀中有碳酸钡
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导管口没有红棕色气体出现
解析 碳与浓硫酸共热产生的X气体为CO2和SO2的混合气体，铜与浓硝酸反应产生的Y气体是NO2，SO2＋H2O＋NO2===H2SO4＋NO，故洗气瓶中产生的是硫酸钡沉淀，Z处逸出的气体中有CO2和NO，NO遇到空气中的氧气生成了红棕色的NO2，二氧化碳不与氯化钡反应，所以没有BaCO3生成。
答案 BC
8．用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应，②铜跟稀硝酸反应，③铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述正确的是( )
A．三种途径所消耗的铜的物质的量不相等
B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等
C．所消耗铜的物质的量：途径③＞途径①＞途径②
D．所消耗硝酸的物质的量：途径①＞途径②＞途径③
解析 三种途径发生的反应历程如下：
途径①CuCu(NO3)2＋NO2
途径②CuCu(NO3)2＋NO
途径③CuCuOCu(NO3)2
由此可见，途径①、②消耗HNO3量多且产生有毒气体。
答案 D
9．将0.1 mol铜与40 mL 10 mol/L HNO3充分反应后，溶液中含a mol H＋。由此可知( )
A．生成的气体在标准状况下的体积为4.48 L
B．生成的气体在标准状况下的体积为1.49 L
C．被还原的硝酸的物质的量为(0.2－a)mol
D．反应后溶液中所含NO的物质的量为0.2 mol
解析 根据题意知剩余HNO3为a mol，Cu(NO3)2的量为0.1 mol，被还原的HNO3为0.04×10 mol－a mol－0.1×2 mol＝(0.2－a)mol，生成的NOx为(0.2－a) mol。
答案 C
10．关于硝酸的说法中正确的是( )
A．硝酸电离出的H＋，能被Zn还原成H2
B．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体
C．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀H2SO4，可在管口观察到红棕色气体
D．过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈红色
解析 A不正确，硝酸具有强氧化性，与Zn反应生成氮氧化物等，不能生成H2；B不正确，Fe被浓硝酸钝化，阻止进一步反应；C正确，稀H2SO4电离出H＋，NO在酸性条件下具有强氧化性，被Fe2＋还原为NO，试管口遇O2生成红棕色的NO2；D不正确，过量的Fe粉中加入稀HNO3，生成Fe2＋，与KSCN溶液不反应。
答案 C
11．将红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中，剧烈反应，产生混合气体A，A在常温下不与空气作用，发生如下图所示的变化。
气体A
则：
(1)写出下列物质的化学式：
丙________，B________，C________，D________。
(2)写出甲跟乙反应的化学方程式：___________________________________
_____________________________________________________________。
(3)单质丙与溶液乙反应生成气体B的离子方程式___________________
_______________________________________________________。
解析 红热的固体单质甲放入黄色的浓乙溶液中产生混合气体A，A不与空气反应，证明甲为碳，乙为HNO3，混合气体A中含有CO2和NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，故B为NO，C为CaCO3。单质丙与乙溶液(即稀HNO3)反应生成气体B(NO)和蓝色溶液D，知丙为铜，D为Cu(NO3)2。
答案 (1)Cu NO CaCO3 Cu(NO3)2
(2)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(3)3Cu＋8H＋＋2NO===2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O
12．如图所示甲是某学生验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是另外两位同学对甲装置改进后的装置：
(1)甲、乙、丙三个装置中都发生的反应的化学方程式：
_______________________________________________________________。
(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。实验时先关闭止水夹________，再打开止水夹________，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。根据题目给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，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，实验时先关闭止水夹c，再打开止水夹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吸收NO2气体，防止污染环境
(3)c ab 先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②
[能 力 练]
13．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体，设计了如下实验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应)：
(1)设计装置A的目的是____________________________________________，
为达此目的应进行的操作是___________________________________________；
A中反应的化学方程式是_____________________________________________。
(2)在(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____________________________________________________________
_______________________________________________________________；
B中反应的离子方程式是________________________________________。
(3)装置E和F的作用是_____________________________________________；
为实现此目的，操作方法是______________________________________________。
(4)D装置的作用是____________________________________________________。
解析 NO是无色有毒的气体，易与O2反应生成红棕色有毒的NO2，若验证生成气体是NO，则必须排尽装置中空气。A装置中产生CO2气体能将整套装置中空气赶尽，当C中有白色沉淀生成时，则说明装置中已无空气。若判断产物气体，可向E中推入空气(或氧气)，若气体由无色→红棕色，说明反应产生NO气体。
答案 (1)利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰 打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O
(2)铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍无色，溶液变为蓝色 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)验证B中产生的无色气体为NO 将注射器F中的空气推入E中
(4)吸收NO、NO2等尾气，防止污染空气
14．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。
(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，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HNO3
乙
Cu、稀HNO3
丙
Cu、O2、稀HNO3
(4)该小组同学向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸。观察到的实验现象是_____________________________________________；
该小组同学实验目的是______________________________________________，
但此实验的不足之处是_________________________________________。
解析 (1)形成封闭系统的气体在热胀冷缩作用下压强发生变化，可用于检查装置封闭是否完好。(2)铜与浓硝酸反应较剧烈，生成NO2气体呈红棕色，铜与稀硝酸反应相对平稳，放出无色气体NO，即混合气体颜色变浅。(3)铜直接与浓、稀HNO3反应都有对环境有危害的污染物NOx产生，而Cu先与O2化合生成CuO后，再与HNO3发生复分解反应，生成Cu(NO3)2时不产生对环境有危害的物质，且消耗HNO3量较少。(4)KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成氯气，氯气置换KBr溶液中的溴使溶液显橙色，同时反应现象证明有氧化还原反应发生，证明给定物质氧化性(或还原性)强弱；氯气有毒，实验装置中还应该有尾气处理部分。
答案 (1)检查装置气密性 (2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 反应变缓，气体颜色变浅
(3)丙 耗酸量最少，无污染
(4)c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为橙色 证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2 没有处理尾气
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