第18讲-硝酸的性质(解析版).docx

第18讲 硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响
【学习目标】
1．掌握硝酸的主要性质。
2．认识硝酸在工业和农业生产中的重要意义。
3．了解工业制硝酸的原理
4．认识氮的化合物在农业生产中的应用及对生态环境的影响
【基础知识】
一、硝酸的性质
1．实验探究硝酸的性质
实验装置
及操作

实验现象
瓶口产生白雾，闻到刺激性气味
反应缓慢，有少量无色气泡产生，溶液变蓝
反应剧烈，有大量红棕色气泡产生，溶液变蓝
无明显现象
2．物理性质
颜色
状态
气味
密度
特性
无色
液态
刺激性
比水的大
易挥发
3．化学性质
（1）酸的通性
①电离方程式：HNO3H++NO3－
②酸碱指示剂：能够使石蕊试液变红
③能与金属、碱、碱性氧化物等反应
（2）不稳定性
①性质：浓硝酸受热或见光分解
②反应：4HNO3（浓）4NO2↑+O2↑+2H2O
（3）强氧化性

4．用途
（1）制造炸药、染料等重要的化工原料
（2）实验室里重要的化学试剂
二、人类活动对氮循环和环境的影响

（1）形成硝酸型酸雨
含氮物质NONO2HNO3
（2）形成光化学烟雾
NO2和O2O3有毒烟雾
（3）破坏臭氧层：NO催化O3分解为O2
NO+O3＝NO2+O，NO2+O＝NO+O2
（4）水体富营养化：水中含氮化合物引起水体污染
【考点剖析】
考点一：硝酸的强氧化性
例1．（2021·吉林四平高一检测）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+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。
（1）实验应避免有害气体排放到空气中。装置③④⑥中盛放的药品依次是_____________、____________、_____________。
（2）滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后___________________________________________。
（3）装置①中发生反应的化学方程式是_______________________________。
（4）装置②的作用是________________________，发生反应的化学方程式为____________________。
（5）该小组得出的结论所依据的实验现象是______________________________。
【解析】（1）根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀硝酸不能氧化NO，所以装置③中应该盛放稀硝酸。（2）由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内，防止反应产生的NO气体逸出。（3）Cu与浓硝酸反应：Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O。待浓硝酸变为稀硝酸后，Cu与稀硝酸反应：3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O。（4）装置②中盛放蒸馏水，使NO2与H2O反应生成NO：3NO2+H2O2HNO3+NO。（5）NO通过稀硝酸溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀硝酸不能氧化NO，所以盛放稀硝酸装置的液面上方没有颜色变化即可说明。装置④中盛放的是浓硝酸，若浓硝酸能氧化NO，则装置④液面的上方会产生红棕色气体。
【答案】（1）3mol·L－1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液
（2）通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内
（3）Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
（4）将NO2转化为NO；3NO2+H2O2HNO3+NO
（5）装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色
【互动探究】（1）若反应后装置①中还有铜片剩余，则再加入少量稀硫酸后，有什么现象？
提示：溶液中含有NO3－，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H+，H+、NO3－与Cu反应放出NO。所以反应现象是：铜片逐渐溶解，铜片上又有气泡产生，反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2O。
（2）装置④中发生反应的化学方程式是什么？
提示：装置④中盛有浓硝酸，浓硝酸能将NO氧化成NO2，反应的化学方程式为NO+2HNO3（浓）3NO2↑+H2O。
【思维拓展】硝酸的强氧化性
1．硝酸和酸碱指示剂的反应
（1）紫色石蕊试液先变红，后褪色
（2）紫色石蕊试液只变红，不褪色
2．硝酸和金属的反应
（1）除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可能氧化所有的金属。
①Ag+2HNO3（浓）AgNO3+NO2↑+H2O
②3Ag+4HNO3（稀）3AgNO3+NO↑+2H2O
（2）活泼金属与HNO3反应不生成H2，HNO3的浓度不同，还原产物不同。
①还原产物

②表现性质：强氧化性和酸性
（3）Fe、Al与浓硝酸反应
①温度不同，反应不同

②应用：在常温下用铝质或铁质容器盛放浓硝酸
4．浓硝酸和非金属的反应
（1）反应规律：非金属+浓硝酸最高价氧化物或其最高价含氧酸+NO2↑
（2）反应举例
①C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
②S+6HNO3（浓）H2SO4+6NO2↑+3H2O
③P+5HNO3（浓）H3PO4+5NO2↑+H2O
（3）表现性质：只表现出强氧化性
5．硝酸与还原性化合物反应
（1）－2价硫：3H2S+2HNO3（稀）3S↓+2NO↑+4H2O
（2）+4价硫：3Na2SO3+2HNO3（稀）3Na2SO4+2NO↑+H2O
（3）－2价碘：6I－+8H++2NO3－3I2+2NO↑+4H2O
（4）+2价铁：3Fe2++4H++NO3－3Fe3++2H2O+NO↑
考点二：
例2．25.6g Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物（含NO、N2O4、NO2）若干，这些混合气体恰好能被500mL 1mol/L NaOH溶液完全吸收，生成的盐溶液中NaNO2和NaNO3的物质的量之比为（已知：NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH＝NaNO3+NaNO2+H2O）（ ）。
A．2∶1 B．1∶1 C．4∶1 D．1∶3
【解析】选C。纵观反应始终，容易看出只有两种元素的价态有变化，其一是Cu到Cu（NO3）2，每个Cu升2价，失2个电子；另一个是HNO3到NaNO2，每个N降2价，得2个电子。根据电子转移守恒可知，铜失去的电子等于HNO3到NaNO2得到的电子，故2n（Cu）＝2n（NaNO2），故n（NaNO2）＝n（Cu）＝＝0.1mol，气体与氢氧化钠反应的盐溶液为NaNO3、NaNO2混合溶液，根据钠离子守恒有n（NaNO3）+n（NaNO2）＝n（Na+），所以溶液中n（NaNO3）＝n（Na+）－n（NaNO2）＝0.5L×1mol/L－0.1mol＝0.4mol，溶液液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比为0.4mol∶0.1mol＝4∶1。
例3．将2.4g Fe、Mg合金投入到足量的稀硝酸中，金属与硝酸恰好完全反应，共收集到标准状况下的气体VL（硝酸被还原成NO），若向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液，待金属元素全部沉淀后，再将沉淀过滤、洗涤、灼烧后称量，质量为3.6g。则收集到的气体体积V值可为（ ）。
A．0.986 B．1.12 C．3.36 D．6.72
【解析】选B。灼烧后得到的固体是MgO和Fe2O3的混合物，质量增加的是O2－的质量，△m＝△m（O2－）＝3.6g－2.4g＝1.2g，n（O2－）＝＝0.075mol，所以金属离子所带的电荷的总物质的量为2×0.075mol＝0.15mol，即2.4g Fe、Mg合金失去的电子的总物质的量为0.15mol，由电子守恒：n（NO）×（5－2）＝0.15mol，所以n（NO）＝0.15mol，V（NO）＝0.05mol×22.4L/mol＝1.12L。
例4．（2021·肇庆高一检测）在1L溶液中含有Fe（NO3）3和H2SO4两种溶质，其浓度分别为0.2mol·L－1和1.5mol·L－1，现向该溶液中加入39.2g铁粉使其充分反应，下列有关说法正确的是（ ）。
A．反应后溶液中Fe3+物质的量为0.8mol
B．反应后产生13.44LH2（标准状况）
C．反应后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之和为0.9mol
D．由于氧化性Fe3+＞H+，故反应中先没有气体产生后产生气体
【解析】选C。Fe（NO3）3和H2SO4的物质的量分别为0.2mol、1.5mol，n（Fe3+）＝0.2mol，n（NO3－）＝0.2mol×3＝0.6mol，n（H+）＝1.5mol×2＝3mol，n（Fe）＝＝0.7mol，氧化性为HNO3＞Fe3+＞H+，则可能发生的反应依次为：Fe+4H++NO3－＝Fe3++NO↑+2H2O、Fe+2Fe3+＝3Fe2+、Fe+2H+＝Fe2++H2↑，则：

Fe
+
4H+
+
NO3－
＝
Fe3+
+
NO↑
+
2H2O
加入/mol
0.7

3

0.6

0

0

反应/mol
0.6

2.4

0.6

0.6

0.6

剩余/mol
0.1

0.6

0

0.6

0.6

则该反应后剩余n（Fe）＝0.1mol，n（H+）＝0.6mol，n（Fe3+）＝0.2mol+0.6mol＝0.8mol，再根据Fe+2Fe3+＝3Fe2+计算

Fe
+
2Fe3+
＝

3Fe2+
加入/mol
0.1

0.8

0
反应/mol
0.1

0.2

0.3
剩余/mol
0

0.6

0.3
则Fe完全反应，没有剩余，溶液中存在0.6molFe3+、0.3molFe2+。反应后溶液中Fe3+的物质的量为0.6mol，故A错误；因为铁完全反应，剩余不会发生反应Fe+2H+＝Fe2++H2↑，则没有氢气生成，故B错误；反应后溶液中存在0.6molFe3+、0.3molFe2+，反应后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之和为0.9mol，故C正确；氧化性为HNO3＞Fe3+＞H+，先发生反应Fe+4H++NO3－＝Fe3++NO↑+2H2O，所以有NO气体生成，故D错误。
【思维拓展】金属与硝酸反应的计算
1．硝酸与金属反应的规律
硝酸与金属单质反应时一部分被还原，一部分生成硝酸盐，故硝酸既表现了酸性又表现了氧化性，但硝酸与金属反应一般不生成H2。
（1）硝酸与铜的反应：
在反应中硝酸的作用可用下图表示：

可以看出，随HNO3浓度的降低，还原产物会由NO2变成NO。
①由氮原子守恒可知，无论是NO2还是NO，被还原的硝酸与被还原生成气体的物质的量总是相等的；
②未被还原的NO3－与Cu2+结合成Cu（NO3）2，NO3－的物质的量为Cu2+物质的量的2倍；
③运用电子守恒、原子守恒，便可顺利求解参加反应的Cu、HNO3以及产物NO2、NO之间量的关系。
（2）稀硝酸与铁的反应：
①Fe+4HNO3（稀）Fe（NO3）3+NO↑+2H2O
②3Fe（过量）+8HNO3（稀）3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O
反应物的量与生成物的关系如图所示：

上述反应首先发生反应①，若Fe剩余再发生反应③Fe+2Fe（NO3）3＝3Fe（NO3）2，合并①③即可得反应②。所以，无论反应①还是反应②，被还原的HNO3皆占参与反应的HNO3的。
2．常用解题方法
（1）原子守恒：n（HNO3）＝n（NO3－）+n（还原产物中氮原子）。
（2）电子守恒：氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
（3）电荷守恒：Mn+和H+所带正电荷总数等于NO3－所带负电荷总数
（4）利用离子方程式计算：
硝酸与硫（盐）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NO3－借助硫（盐）酸中的H+仍能继续与金属反应。
考点三：氮及其化合物间的转化关系
例5．硝酸铵是含氮量较高的化肥，生产流程如下（产物水均已略去）：

（1）反应④的化学方程式为________________________________，该反应的氧化剂为__________，还原剂为__________。
（2）补充并配平反应②的化学方程式：____NH3+___O2____NO+_______。
（3）化学反应_______（填序号）是非氧化还原反应，离子方程式为______________。
（4）有人设计了一个反应来制备硝酸NO2+NH3→HNO3+H2O（未配平），你认为该反应______（填“能”或“不能”）发生，理由是______________________。
【解析】（1）在反应3NO2+H2O＝2HNO3+NO中，二氧化氮中氮元素的化合价既升高（+4→+5），又降低（+4→+5），所以二氧化氮既是氧化剂又是还原剂。（2）氨气和氧气在催化剂的作用下被氧气氧化成NO，同时生成H2O，其反应的化学方程式为：4NH3+5O24NO+6H2O。（3）反应①、②、③都有单质参加，都是氧化还原反应，反应④NO2→HNO3，化合价发生变化，属于氧化还原反应，反应⑤NO→NO2，化合价发生变化，属于氧化还原反应，反应⑥的化学方程式为：NH3+HNO3NH4NO3，各元素的化合价都没有发生变化，属于非氧化还原反应，离子方程式为NH3+H+＝NH4+。（4）若该反应能够发生，则NO2→HNO3，氮元素的化合价升高，NH3→HNO3，氮元素的化合价也升高，不能满足“在氧化还原反应中，元素的化合价既有升高的，又有降低的”原理，所以该反应不能发生。
【答案】（1）3NO2+H2O＝2HNO3+NO NO2、NO2
（2）4、5、4、6 H2O
（3）⑥ NH3+H+＝NH4+（4）不能，化合价只有升高，没有降低
【思维拓展】氮及其化合物间的转化关系
1．氮元素的价-类图

2．氮元素的化合价与氧化性、还原性的关系
价态
代表物
性质
－3
NH3、Mg3N2、NH4Cl
只有还原性
0
N2
既有氧化性，又有还原性
+1
N2O
+2
NO
+3
N2O3、HNO2、NaNO2
+4
NO2、N2O4
+5
N2O5、HNO3、NaNO3
只有氧化性
【过关检测】
一、选择题
1．（2020•江苏学考真题）下列气体排放到空气中，不会导致酸雨的是（ ）。
A．NO B．NO2 C．CO2 D．SO2
【解析】选C。一氧化氮属于氮氧化物，排放到空气中，会引起酸雨，故A错误；二氧化氮属于氮氧化物，排放到空气中，会引起酸雨，故B错误；二氧化碳为空气的成分，过量排放会引起温室效应，故C正确；二氧化硫排放到空气中会引起酸雨，故D错误。
2．（2021·日照高一检测）下列污染现象主要与NO2有关的是（ ）。
A．臭氧空洞 B．水体富营养化
C．光化学烟雾 D．温室效应
【解析】选C。引起污染的主要物质：臭氧空洞－氟氯烃，水体富营养化－含N、P、K物质，光化学烟雾－NO、NO2，温室效应－CO2。
3．久置的硝酸呈黄色的原因是（ ）。
A．硝酸露置在空气中被氧气氧化了
B．硝酸露置在空气中被氮气还原了
C．硝酸见光或受热分解产生的NO2再溶于硝酸中
D．硝酸是强氧化性酸
【解析】选C。硝酸具有强氧化性，不会被空气中的氧气氧化，故A错误；硝酸具有强氧化性，氮气的性质稳定，二者在常温下不会反应，故B错误；硝酸不稳定，见光或受热分解产生的NO2再溶于硝酸中使溶液呈现黄色，故C正确；硝酸是强氧化性酸，但与硝酸呈黄色无关，故D错误。
4．对于硝酸的物理性质，下列叙述中，不正确的是（ ）。
A．可以与水以任意比互溶
B．不易挥发
C．有刺激性气味
D．质量分数在95%以上的硝酸为发烟硝酸
【解析】选B。硝酸是一种易挥发的液体。
5．在反应C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O中浓硝酸表现出（ ）。
A．酸性 B．挥发性 C．强氧化性 D．不稳定性
【解析】选C。酸性是硝酸中氮元素化合价不变生成盐，反应中不符合，故A不符合；挥发性是硝酸的微粒性质，故B不符合；在反应C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O中浓硝酸溶液中硝酸中氮元素化合价从+5价全部变化为+4价，说明硝酸的氧化性，故C符合；不稳定性是指硝酸见光或加热分解的性质，故D不符合。
6．下列离子方程式正确的是（ ）。
A．Zn与稀硝酸反应：Zn+2H+Zn2++H2↑
B．Fe与过量稀硝酸反应：3Fe+8H++2NO3－3Fe2++2NO↑+4H2O
C．过量铁粉与稀硝酸反应：Fe+4H++NO3－Fe3++NO↑+2H2O
D．Cu与稀硝酸反应：3Cu+8H++2NO3－3Cu2++2NO↑+4H2O
【解析】选D。A项，不产生H2；B项，应生成Fe3+；C项，应生成Fe2+。
7．在下列反应中，HNO3既表现出氧化性，又表现出酸性的是（ ）。
A．H2S+2HNO3（浓）＝S↓+2NO2↑+2H2O
B．Fe2O3+6HNO3＝2Fe（NO3）3+3H2O
C．4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O
D．3Cu+8HNO3＝3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
【解析】选D。A项反应中硝酸只表现氧化性；B项硝酸只表现酸性，不是氧化还原反应；硝酸分解，既表现出氧化性，又表现出还原性，不表现出酸性；硝酸被还原生成NO，表现为氧化性，生成硝酸铜，表现为酸性。
8．（2021·泉州高一检测）明崇祯年间《徐光启手迹》记载：“绿矾五斤，硝（硝酸钾）五斤，将矾炒去，约折五分之一，将二味同研细，次用铁作锅，……锅下起火，取气冷定，开坛则药化为强水。五金入强水皆化，惟黄金不化强水中，加盐则化。”以下说法不正确的是（ ）。
A．“强水”主要成分是硝酸
B．“将矾炒去，约折五分之一”是指绿矾脱水
C．“锅下起火，取气冷定”描述了蒸馏的过程
D．“五金入强水皆化”过程产生的气体都是H2
【解析】选D。根据“五金入强水皆化、惟黄金不化强水中”判断“强水”主要成分是硝酸，故A正确；“将矾炒去，约折五分之一”是指绿矾脱水，故B正确；“锅下起火，取气冷定”描述了蒸馏的过程，故C正确；“五金入强水皆化”是指金属溶于硝酸，过程产生的气体主要是氮的氧化物，故D不正确。
9．（2021·江苏常州高一上期末）铜粉放入稀硫酸溶液中，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。有下列盐：①Fe2（SO4）3；②Na2CO3；③KNO3；④FeSO4；⑤Fe3O4；⑥Fe2O3；⑦HCl，符合条件的组合为（ ）。
A．①③⑤⑥ B．①③④⑥
C．①③⑤⑦ D．①③④⑦
【解析】选A。加入①后也能溶解铜，铁离子跟铜反应，生成铜离子和亚铁离子；加入③后硝酸钾电离出的硝酸根在稀硫酸的环境下可以将铜氧化成铜离子；加入⑤后硫酸和四氧化三铁反应生成硫酸铁和硫酸亚铁，硫酸铁可以将铜氧化；加入⑥后稀硫酸和三氧化二铁反应生成硫酸铁，硫酸铁可以将铜氧化成铜离子，故A正确；加入④FeSO4，硫酸亚铁和铜反应，故B错误；加入⑦HCl，铜不与盐酸反应，故C错误；加入④、⑦硫酸亚铁、盐酸都不与铜反应，故D错误。
10．（2021·广州高一检测）关于硝酸的说法正确的是（ ）。
A．常温下，向浓硝酸中投入Fe片，不会产生大量的红棕色气体，没有反应发生
B．与金属反应时，稀硝酸可能被还原为更低价态，则稀硝酸氧化性强于浓硝酸
C．硝酸电离出的H+，能被Zn、Fe等金属还原成H2
D．硝酸与金属反应时，是+5价的氮得电子
【解析】选D。常温下，浓硝酸使铁钝化，无红棕色气体产生，因表面生成致密的氧化膜而阻止了浓硝酸与铁的进一步反应，A错误；稀硝酸的氧化性比浓硝酸弱，不能根据氮元素化合价降低的多少判断，B错误；硝酸能电离出H+，有酸的通性，但与金属反应不产生H2，此时是+5价氮原子得电子，C错误，D正确。
11．木炭屑与浓HNO3共热，产生的气体X等分为①和②两份，将两份气体分别按下图实验：

则澄清石灰水的变化可能是（ ）。
A．①不变浑浊，②变乳白色
B．①变为乳白色浑浊，②不变浑浊
C．①、②均变为乳白色浑浊
D．①、②都不变浑浊
【解析】选B。①中X先通过水，NO2转变为NO，故澄清石灰水只与CO2反应变浑浊，②中X通入澄清石灰水，依次发生的反应：3NO2+H2O＝2HNO3+NO，CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O，生成的CaCO3沉淀会被HNO3溶解，故澄清石灰水不变浑浊，所以B项正确。
12．（2022·福建省泉州高一下学期期中）氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图：

下列说法错误的是（ ）。
A．“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质
B．为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔”
C．流程中的转化涉及复分解反应
D．工业上可用铁槽车储运浓硝酸
【解析】选C。氨气易液化，将液氨分离出来，剩余的氮气、氢气可以循环利用，“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质，A正确；如图，为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔”，B正确；流程中的转化涉及的反应为N2+3H22NH3，4NH3+5O24NO+6H2O，4NO+3O2+2H2O4HNO3，没有涉及复分解反应，C错误；常温下，浓硝酸能够使铁钝化，工业上可用铁槽车储运浓硝酸，D正确。
13．（2021·山东师大附中高一期末检测）某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、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，说明稀硝酸被Cu还原为NO2
B．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强
C．实验③发生反应的化学方程式为3Cu+Cu（NO3）2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O
D．由上述实验可得出结论：Cu在常温下既可以和稀硝酸反应，也可以和稀硫酸反应
【解析】选C。①中发生反应3Cu+8HNO33Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，硝酸被还原为NO，故A错误；③中加稀硫酸，Cu与稀硫酸不反应，但硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，能与Cu反应，稀硝酸的氧化性比稀硫酸强，故B错误；实验③中发生反应的化学方程式为3Cu+Cu（NO3）2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O，故C正确；Cu在常温下可以和稀硝酸反应，但不能和稀硫酸反应，故D错误。
14．（2021·广西凭祥高一下学期期末）硝酸铵钙［5Ca（NO3）2•NH4NO3•10H2O］是一种新型高效复合肥料，具有生产工艺简单，成本低廉，经济效益高等多方面的优点。在实验室模拟合成硝酸铵钙的流程如图所示，下列说法错误的是（ ）。

A．若要加快“过滤”的速率，可以采用抽滤的方法
B．“蒸发”时所用的坩埚应该放置在泥三角上
C．“结晶”时为防止晶体脱水通常采用降温结晶的方式
D．加入碳酸钙的目的之一是调节铵钙比
【解析】选B。粗硝酸钙（含硝酸钙、难溶物及硝酸）加水溶解，过滤得含硝酸钙和硝酸的溶液，加入碳酸钙与硝酸反应生成硝酸钙、水和二氧化碳气体，再通入氨气中和硝酸生成硝酸铵，最终所得的溶液为硝酸钙和硝酸铵的混合溶液，蒸发结晶得到硝酸铵钙［5Ca（NO3）2•NH4NO3•10H2O］晶体。用抽气泵抽出装置中的空气，形成压强差，抽滤漏斗（即布氏漏斗）中的溶液受压能较快速地通过漏斗孔，这样就达到了加快过滤速度的效果，故A正确；蒸发所用仪器为蒸发皿，坩埚用于固体加热分解，故B错误；为避免脱水，温度不能过高，可采用降温结晶，故C正确；加入碳酸钙，可与硝酸反应生成硝酸钙，且可调节铵钙比，故D正确。
15．（2021·四平高一检测）35.2gFeS与1000mL1.3mol/L硝酸溶液恰好完全反应，反应后氧化产物为Fe2（SO4）3和Fe（NO3）3，则硝酸的还原产物为（ ）。
A．N2 B．N2O C．NO D．NO2
【解析】选B。n（FeS）＝＝0.4mol，n（HNO3）＝1.3mol硫元素从反应前的－2价升高到反应后的+6价，失去8个电子，升高总数为8，0.4mol硫元素失去3.2mol电子，铁元素从反应前的+2价升高到反应后的+3价，失去1个电子，升高总数为1，0.4molFe元素失去0.4mol电子则根据氧化还原反应中电子得失相等，N元素共得到3.6mol电子，因S～Fe2（SO4）3，所以n［Fe2（SO4）3］＝。据铁守恒，Fe2（SO4）3中Fe物质的量＝，则还剩余的Fe元素必定在Fe（NO3）3中，Fe（NO3）3中Fe物质的量＝0.4mol－＝，所以Fe（NO3）3中氮元素物质的量＝×3＝0.4mol。因为一共有1.3molN元素，所以被还原的N元素物质的量＝1.3mol－0.4mol＝0.9mol，0.9molN元素共得到了3.6mol电子，平均每molN元素得到4mol电子，即1个N原子得到4个电子，从+5价下降到+1价，而已知+1价的N元素只能形成N2O。
二、非选择题
16．（2021·厦门高一检测）如图的各方框表示有关的一种反应物或生成物（某些物质已经略去），其中常温下A、C、D为无色气体，C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝、F为红棕色气体。

（1）写出下列各物质的化学式：F：______；G：______。
（2）写出A→D变化的化学方程式：____________________________________；写出G→E变化的离子方程式：__________________________________________。
（3）实验室里，常用加热______的混合物的方法制取气体C，常采用______法来收集。
【解析】C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则C是NH3，F为红棕色气体，则F是NO2，铜和硝酸反应生成二氧化氮，则G是HNO3，二氧化氮和水反应生成硝酸，则B是H2O，铜和稀硝酸反应生成一氧化氮，氨气被氧气氧化生成一氧化氮，则E是NO，D是O2，常温下A是无色气体，能和过氧化钠反应生成氧气，则A是CO2，X可能为NH4HCO3或（NH4）2CO3。（1）通过以上分析知，F为NO2，G为HNO3；（2）A→D为Na2O2和CO2的反应，方程式为2CO2+2Na2O2＝2Na2CO3+O2，G→E为稀硝酸和铜的反应，方程式为3Cu+8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O；（3）实验室常用加热碱和铵盐的方法制取氨气，氨气极易溶于水，且氨气密度小于空气，所以可以采用向下排空气法收集氨气。
【答案】（1）NO2；HNO3
（2）2CO2+2Na2O2＝2Na2CO3+O2；3Cu+8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
（3）铵盐和碱；向下排空气
17．某校为了改进碳与浓硝酸反应的实验，设计了如图所示的装置，实验步骤：先预热盛有无水氯化钙的烧瓶，然后投入几小块红热的炭块，再缓缓向炭块上滴加浓硝酸（最好用发烟硝酸），反应即可连续发生。请完成下列空白：

（1）红热的炭块投入烧瓶中后先是由红变暗，滴入浓硝酸后又由暗变红，原因是_____________________，反应的化学方程式为_______________________________。
（2）烧瓶中的现象是__________________________________；试管中的现象是____________________________________。
（3）无水氯化钙的作用是________________________，水湿棉花的作用是______________，气球的作用是______________。
（4）若在反应结束后，在试管中得到20g沉淀（假设各步反应均进行完全），若要使气球中所得气体完全被水吸收（4NO+3O2+2H2O4HNO3），则需要再通入O2的体积为__________L（标准状况，装置中的空气在此处计算时，可忽略）。
【解析】（1）红热的炭块投入烧瓶中后，由于温度降低，所以会由红变暗，滴入浓硝酸后又由暗变红，说明温度又升高了，即反应放热。（2）红热的炭块和浓硝酸反应，产生CO2和NO2，由于NO2是一种红棕色气体，所以烧瓶中充满红棕色气体；当混合气体通过用水浸湿的棉花时，NO2和H2O反应生成HNO3和NO，剩余气体通入澄清石灰水时，CO2和石灰水反应生成CaCO3白色沉淀。（3）由于随着反应的进行，硝酸的浓度降低，碳和稀硝酸不反应，加入无水氯化钙可以吸收，可以保证硝酸浓度不降低，保证反应连续进行。NO是一种有毒的气体，不能直接排入空气中，可以用气球收集尾气，防止污染空气。（4）试管中得到20g沉淀是CaCO3，其物质的量为n（CaCO3）＝＝0.2mol，根据碳元素守恒可知：n（CO2）＝n（CaCO3）＝＝0.2mol，再根据方程式C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O、3NO2+H2O2HNO3+NO和4NO+3O2+2H2O4HNO3，可得如下关系式：CO2~4NO2~NO~O2，则n（O2）＝n（CO2）＝0.2mol，则通入的O2在标准状况下的体积为V（O2）＝0.2mol×22.4L·mol－1＝4.48L。
【答案】（1）浓硝酸与炭反应放热；C+4HNO3（浓）CO2↑+4NO2↑+2H2O
（2）烧瓶中有红棕色气体产生；有白色浑浊产生
（3）吸水；使NO2转化为NO；吸收尾气，防止污染
（4）4.48L
18．（2020~2021学年浙江省温州市十校联合体高一下期中）（10分）实验室利用废铜屑制备硫酸铜晶体，装置如图所示（夹持装置和加热装置已略去），在实验中将适量KNO3溶液逐滴加入到废铜屑与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发浓缩、冷却结晶，制得硫酸铜晶体．已知NO2可与NaOH溶液反应生成两种盐，NO不能与NaOH溶液反应。
（1）连接漏斗和烧瓶的橡胶管的作用是____________________。
（2）烧瓶中生成无色的NO气体，反应的离子方程式是_______________。
（3）无色气体进入广口瓶后变为红棕色气体，反应的化学方程式是__________。
（4）实验方案中KNO3溶液应改为稀硝酸效果更好，理由是_______________。
（5）实验过程中盛有NaOH溶液的烧杯上方仍然出现了红棕色气体，请对该实验装置提出改进意见：______________________________。

【解析】（1）橡胶管将漏斗和烧瓶连接起来，其作用是平衡漏斗和烧瓶内气压，使液体能顺利流下；（2）烧瓶中Cu、H+、NO3－发生氧化还原反应，产生Cu2+、NO、H2O，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为：3Cu+8H++2NO3－＝3Cu2++2NO↑+4H2O；（3）无色NO气体遇空气变为NO2，反应的化学方程式为：2NO+O2＝2NO2；（4）实验方案中若将KNO3溶液应改为稀硝酸效果更好，这是由于KNO3会电离产生K+，会使制取得到的CuSO4•5H2O中含有杂质，导致晶体不纯；若溶液中没有K+，制取得到的就是纯净的CuSO4•5H2O；（5）实验过程中盛有NaOH溶液的烧杯上方仍然出现了红棕色气体，说明NO没有被NaOH溶液吸收，逸出后被空气中的O2氧化产生NO2，则对该实验装置改进措施可以是：可以在广口瓶胶塞或烧瓶胶塞上加一根玻璃管向瓶内鼓入空气，使NO与鼓入的O2反应产生NO2，NO2与NaOH溶液发生反应：2NO2+2NaOH＝NaNO3+NaNO2+H2O，就可以避免NO气体污染空气。
【答案】（1）平衡漏斗和烧瓶内气压，使液体能顺利流下
（2）3Cu+8H++2NO3－＝3Cu2++2NO↑+4H2O
（3）2NO+O2＝2NO2
（4）溶液中没有钾离子，制得的硫酸铜晶体更纯净
（5）可以在广口瓶胶塞或烧瓶胶塞上加一根玻璃管向瓶内鼓入空气
19．（2021·北京昌平高一检测）研究氮的循环和转化对生产、生活有重要的价值。
Ⅰ．（1）写出实验室制备氨气的化学方程式____________________。
Ⅱ．氨是重要的化工原料。某工厂用氨制硝酸和铵盐的流程如图所示。

（2）设备1、3中发生反应的化学方程式分别是______________________________、___________________________________。设备2中通入的物质A是_______。
Ⅲ．氨氮废水的去除是当前科学研究的热点问题。氨氮废水中的氮元素多以NH4+和NH3·H2O的形式存在。某工厂处理氨氮废水的流程如下：

（3）过程①的目的是将NH4+转化为NH3，并通过鼓入大量空气将氨气吹出，写出NH4+转化为NH3的离子方程式_________________________。
（4）过程②加入NaClO溶液可将氨氮转化为无毒物质，反应后含氮元素、氯元素的物质化学式分别为_______、_______。
（5）含余氯废水的主要成分是NaClO以及HClO，X可选用以下哪种溶液以达到去除余氯的目的（填序号）_______。
a．KOH b．Na2SO3 c．KMnO4 d．NaCl
写出其中一个反应的离子方程式____________________。
【解析】Ⅰ．（1）实验室用NH4Cl和Ca（OH）2制备氨气，其化学方程式为2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2O。Ⅱ．（2）设备1中是NH3和O2发生反应，发生反应的化学方程式4NH3+5O24NO+6H2O；设备3中是HNO3和NH3发生反应，发生反应的化学方程式是HNO3+NH3NH4NO3。设备2中发生的反应为4NO+3O2+2H2O4HNO3，所以通入的物质A是O2或者空气。Ⅲ．（3）过程①的目的是将NH4+转化为NH3，并通过鼓入大量空气将氨气吹出，使NH4+转化为NH3，反应的离子方程式为NH4++OH－NH3↑+H2O。（4）过程②加入NaClO溶液可将氨氮转化为无毒物质，反应的方程式为3NaClO+2NH