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2026人教版高中化学必修第二册
第五章　化工生产中的重要非金属元素
第二节　氮及其化合物
第3课时　硝酸　酸雨及防治
基础过关练
题组一　硝酸的性质
1.(易错题)(2025浙江嘉兴月考)硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,具有强氧化性,浓硝酸见光易分解。下列有关硝酸的说法正确的是(　　)
A.NO2与H2O发生反应生成HNO3,NO2为酸性氧化物
B.浓硝酸保存在棕色带橡胶塞的试剂瓶中
C.用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近蘸有浓硝酸的玻璃棒有白烟产生
D.常温下用铁制容器运输浓硝酸是因为铁与浓硝酸不反应
2.(2025山东临沂一中月考)下列表述正确的是(　　)
A.检验亚硫酸钠溶液在空气中放置是否变质可以通过先加稀硝酸,再加氯化钡溶液的方法
B.锌与稀硝酸反应主要气体产物是氢气
C.过量的铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色,说明稀硝酸不能氧化Fe2+
D.二氧化硫和二氧化氮都能形成酸雨,酸雨是 pH小于5.6的雨水
题组二　金属与硝酸反应的相关计算
3.(2025河南濮阳一中月考)11.2 g铁铜合金中加入过量硝酸溶液,合金完全溶解,同时生成气体X,再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,生成21.4 g沉淀,则下列表示X组成的选项中合理的是(　　)
A.0.3 mol NO2、0.1 mol NO
B.0.3 mol NO、0.1 mol NO2
C.0.6 mol NO
D.0.3 mol NO
4.(2025天津南开期中)将总物质的量为0.03 mol的铜镁合金完全溶解于100 mL 1.4 mol/L的稀硝酸中,得到NO气体,再向反应后的溶液中加入V mL 1.0 mol/L NaOH溶液,金属离子恰好全部沉淀,称得该沉淀质量为2.14 g,则下列说法不正确的是(　　)
A.生成的NO气体在标准状况下的体积为0.448 L
B.该合金质量为1.12 g
C.合金完全溶解后所得溶液中剩余硝酸为0.05 mol
D.V=120 mL
题组三　酸雨及其防治
5.(2024湖北武汉华中师大附中期中)酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光学化学过程,在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如下:
注:hν表示光照;·OH是羟基自由基,有强氧化性。
下列有关说法错误的是(　　)
A.S比SO2的能量低
B.图中形成酸雨的必要条件是光照
C.·OH能加快酸雨的形成
D.SO2难以直接被O2氧化
6.(2025江苏苏州期中)燃油汽车在行驶中会产生CO、NO等多种污染物。如图所示为汽车发动机和催化转化器中发生的部分化学反应。下列说法不正确的是(　　)
A.反应Ⅰ是在高温条件下发生的
B.反应Ⅱ属于人工固氮
C.物质甲可以和镁反应生成A3B2型化合物
D.汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气中都含有能形成酸雨的氮氧化物
能力提升练
题组一　硝酸性质的综合应用与实验探究
1.(教材深研拓展)化学小组探究铜与硝酸反应的快慢及产物。
开始无明显现象,后逐渐有小气泡生成,液面上方出现浅红棕色气体,溶液呈蓝色
最初反应较慢,随后加快,反应剧烈,产生红棕色气体,溶液呈绿色
资料:①铜与浓HNO3反应生成的NO2可溶于水形成HNO2(弱酸),可加快反应。
②Cu2++4N [Cu(NO2)4]2-(绿色),[Cu(NO2)4]2-可加快反应。
下列说法正确的是(　　)
A.NO2与H2O反应生成HNO2和NO
B.实验Ⅱ溶液呈绿色的原因一定是溶液中存在溶解的NO2分子
C.实验Ⅰ中反应慢的原因可能是稀硝酸不能将NO氧化为NO2,体系中不能生成HNO2
D.向浓硝酸中加入一定量NaNO2固体,再加入铜片,反应较慢
2.(2025湖南长沙一中月考)某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物,设计如下实验。
(1)甲同学设计实验如图甲。
红热木炭未进入试管前,浓硝酸上方并无明显变化。当按图甲装置进行实验后,浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生,且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊,后浑浊消失。
①液面上方出现红棕色气体,说明浓硝酸可能具有　　　　(填字母)。
a.酸性　　　b.挥发性　　　c.不稳定性
②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊,　　　(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸发生了反应,是因为　　　　　　　　　　　　　。
(2)乙同学设计实验如图乙。
按图乙装置进行实验后,浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生,且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化,　　　　(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸未反应,是因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点,设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾溶液能将NO、NO2氧化成N,Mn被还原为Mn2+。
①如图连接装置后,需进行的实验操作为　　　　　　　　　;加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2,目的是　　　　　　　　　　。
②A装置中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
③能证明木炭被氧化的实验现象为　　　　　　　　　　　　　　　　。
④D装置中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
题组二　与图像相关的金属与硝酸反应的计算
3.(2024河北衡水枣强中学调研)向200 mL稀硫酸与稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,已知加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示,则下列说法不正确的是(　　)
已知:稀硝酸只被还原为NO气体。
A.OA段产生的气体是NO,BC段产生的气体是H2
B.该实验可以证明氧化性:稀硝酸>稀硫酸
C.m2=5.6
D.所用混合溶液中c(H2SO4)=0.4 mol/L
4.(2025湖南师大附中期中)向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合稀溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断正确的是(　　)
A.n1=0.70
B.a表示Fe2+的关系曲线
C.P点时,n(Fe2+)=0.375 mol
D.向P点溶液中加入铜粉,最多可溶解14.4 g
题组三　氮及其化合物的转化及推断
5.(2025湖北荆州沙市中学月考)氮及其化合物的价—类二维图如图所示,下列有关说法正确的是　　(　　)
A.除去NO2中混有的NO,可将气体通过盛有H2O的洗气瓶
B.王水能溶解Au、Pt等金属,由浓HCl与浓HNO3按体积比3∶1混合而成
C.“雷雨发庄稼”的原理为N2→NO→NO2→HNO3
D.向浓HNO3中投入红热的木炭,产生红棕色气体,一定可以证明NO2产生于木炭与浓HNO3的反应
6.(2025河南部分学校期中联考)中学常见物质之间存在如图所示转化关系,液态的氢化物x可用作制冷剂,y能使带火星的木条复燃,j比g的相对分子质量大17,k是一种红色金属单质。下列说法正确的是(反应条件和部分生成物未标出)(　　)
A.x为非电解质,其水溶液不导电
B.常温下,w、g都是有毒气体,利用液态z可区分气体g和溴蒸气
C.改变工业合成x的反应条件能同时将所有原料全部转化为x
D.j的稀溶液与k反应能生成硝酸盐,植物吸收土壤中的硝酸盐属于固氮
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C　NO2与水反应生成HNO3和NO,因此NO2不是酸性氧化物,A错误;浓硝酸具有强氧化性,会腐蚀橡胶,应使用玻璃塞而非橡胶塞,B错误;浓氨水挥发出的NH3与浓硝酸挥发出的HNO3反应生成NH4NO3固体颗粒,形成白烟,C正确;常温下铁遇浓硝酸发生钝化反应(易错点),D错误。
2.D　稀硝酸具有强氧化性,能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠,加入氯化钡溶液后会有硫酸钡白色沉淀生成,此方法不能检验亚硫酸钠溶液在空气中放置是否变质,A错误;锌与稀硝酸反应得到一氧化氮气体,B错误;铁与稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,过量的铁与硝酸铁反应生成硝酸亚铁,则过量的铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色不能说明稀硝酸不能氧化Fe2+,C错误;二氧化硫和二氧化氮都能形成酸雨,酸雨的pH小于5.6,D正确。
3.A　在11.2 g铁铜合金中加入过量硝酸溶液,合金完全溶解,同时生成气体X,再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,生成21.4 g沉淀,则金属离子结合的氢氧根离子的物质的量为=0.6 mol,则11.2 g 铁铜合金共失去0.6 mol电子,根据得失电子守恒可知HNO3被还原生成气体X时应得到0.6 mol电子。若HNO3被还原生成0.3 mol NO2、0.1 mol NO,则得到电子的物质的量为0.3 mol×1+0.1 mol×3=0.6 mol,A正确;若HNO3被还原生成0.1 mol NO2、0.3 mol NO,则得到电子的物质的量为0.1 mol×1+0.3 mol×3=1 mol,B错误;若HNO3被还原生成0.6 mol NO,则得到电子的物质的量为0.6 mol×3=1.8 mol,C错误;若HNO3被还原生成0.3 mol NO,则得到电子的物质的量为0.3 mol×3=0.9 mol,D错误。
4.C　0.03 mol的铜镁合金完全溶解于100 mL 1.4 mol/L的稀硝酸中,铜镁合金共失电子0.06 mol,Cu2+、Mg2+所带电荷总物质的量为0.06 mol(破题关键),加入NaOH溶液后生成的2.14 g氢氧化物沉淀中含氢氧根离子的物质的量为0.06 mol,则0.03 mol的铜镁合金的质量为2.14 g-0.06 mol×17 g/mol=1.12 g,B正确;根据得失电子守恒,硝酸得电子的物质的量为0.06 mol,N元素化合价由+5价降低为+2价,所以生成的NO物质的量为0.02 mol,在标准状况下的体积为0.448 L,A正确;根据N原子守恒,铜镁合金完全溶解于 100 mL 1.4 mol/L 的稀硝酸后,所得溶液中硝酸根离子的物质的量为0.1 L×1.4 mol/L-0.02 mol=0.12 mol,根据电荷守恒,溶液中剩余氢离子的物质的量为0.12 mol-0.06 mol=0.06 mol,即剩余硝酸0.06 mol,C错误;加入NaOH溶液沉淀完全后,所得溶液中溶质只有NaNO3,则n(NaOH)=n(N)=0.12 mol,故加入NaOH溶液的体积为=0.12 L,D正确。
5.A　SO2吸收能量变为S,所以S比SO2能量高,A错误;由题图可知,两种途径中第一步反应均需要在光照条件下发生,所以光照是形成酸雨的必要条件,B正确;途径Ⅱ速率较途径Ⅰ快,说明·OH能加快酸雨的形成,C正确;两种途径中二氧化硫均不是直接被O2氧化,D正确。
6.B　甲和O2反应生成NO,甲中含有N元素;NO和CO反应生成N2和CO2,则甲是N2、乙是CO2。N2和O2在高温条件下反应生成NO,A正确;反应Ⅱ是NO和CO反应生成N2和CO2,氮的固定是将游离态的氮转化为化合态,所以反应Ⅱ不属于人工固氮,B错误;N2可以和镁反应生成Mg3N2,C正确;汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气中都含有氮氧化物,D正确。
能力提升练
1.C　NO2与H2O发生歧化反应,氮元素的化合价应该有升有降,A错误;根据题干信息,溶液呈绿色可能是由于Cu2+与N形成了[Cu(NO2)4]2-(绿色),B错误;稀硝酸的氧化性比浓硝酸弱,不能氧化NO,故实验Ⅰ中反应慢的原因可能是稀硝酸不能将NO氧化为NO2,体系中不能生成HNO2,C正确;NaNO2固体提供N,Cu2+与N形成了[Cu(NO2)4]2-,会加快反应,D错误。
名师点津
　　本题以教材 “铜与硝酸反应” 为核心,通过引入新资料,将教材的基础实验拓展为 “机理分析→现象解释→逻辑推理” 的综合探究题。其命题逻辑紧密围绕教材主干知识,同时通过信息迁移考查学生对知识的灵活应用能力,体现了 “源于教材,高于教材” 的命题特点。
2.答案　(1)①bc　②不能　木炭与空气中的氧气反应也能生成CO2,使澄清石灰水变浑浊
(2)不能　挥发出的硝酸和生成的NO2消耗了石灰水
(3)①检查装置气密性　排尽装置中的空气　②C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O　③C装置中澄清石灰水变浑浊　④5NO+3Mn+4H+ 5N+3Mn2++2H2O
解析　(1)①红热木炭未伸入浓硝酸中,液面上方出现红棕色NO2气体,可能是木炭与试管内的硝酸蒸气反应生成的,证明浓硝酸具有挥发性;NO2也可能是由硝酸蒸气遇热分解产生的,证明浓硝酸具有不稳定性,故选bc。②红热木炭和空气中的O2反应也能生成CO2,因此沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊,不能说明木炭与浓硝酸发生了反应。
(2)挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与澄清石灰水反应,因此沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化,不能说明木炭与浓硝酸未反应。
(3)①装置中涉及气体制备,因此实验开始前要检查装置气密性;为防止装置内空气对实验的干扰,反应前需先通一段时间N2,排尽装置中的空气。②A装置中木炭与浓硝酸反应生成CO2、NO2和H2O,该反应的化学方程式为C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O。③B装置中的水可以吸收硝酸蒸气,并与A装置中生成的NO2反应生成HNO3和NO,而CO2在水中的溶解度较小,若C装置中澄清石灰水变浑浊,则可以证明木炭被氧化为CO2。④D装置中NO被氧化为N,Mn被还原为Mn2+,发生反应的离子方程式为5NO+3Mn+4H+ 5N+3Mn2++2H2O。
3.D　OA段发生的反应为Fe+N+4H+ Fe3++NO↑+2H2O,AB段发生的反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,BC段发生的反应为Fe+2H+ Fe2++H2↑(破题关键)。OA段产生的气体是NO,BC段产生的气体是H2,A正确。HNO3、H2SO4同时存在时,Fe先和HNO3发生氧化还原反应,根据氧化还原反应规律可知,氧化性:稀硝酸>稀硫酸,B正确。OA段生成NO的物质的量为1.12 L÷22.4 L/mol=0.05 mol,根据Fe+4H++N Fe3++2H2O+NO↑,可知生成Fe3+的物质的量为0.05 mol,消耗Fe的物质的量为0.05 mol;根据2F+Fe 3Fe2+,可知AB段又消耗0.025 mol Fe;BC段生成氢气的物质的量为(1.68 L-1.12 L)÷22.4 L/mol=0.025 mol,根据Fe+2H+ Fe2++H2↑,可知消耗Fe的物质的量为0.025 mol,参加反应的Fe的总物质的量为0.05 mol+0.025 mol+0.025 mol=0.1 mol,质量为5.6 g,C正确。最终反应生成FeSO4,根据n(Fe2+)=n(S)=0.1 mol,可知混合溶液中n(H2SO4)=0.1 mol,则c(H2SO4)==0.5 mol/L,D错误。
4.D　该过程涉及的反应有①Fe+4H++N Fe3++NO↑+2H2O,②2Fe3++Fe 3Fe2+,a表示Fe3+的关系曲线,B错误;溶液中共有3 mol H+参加反应,根据①的反应可知消耗铁的物质的量为0.75 mol,故n1=0.75,A错误;P点n(Fe2+)=n(Fe3+),设P点时被还原的n(Fe3+)为x,则反应生成的n(Fe2+)为x,未反应的n(Fe3+)=0.75 mol-x,由0.75 mol-x=x计算得x=0.3 mol,则P点n(Fe2+)=n(Fe3+)=0.75 mol-0.3 mol=0.45 mol,C错误;P点剩余0.45 mol Fe3+,根据反应2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+可知,最多可消耗0.225 mol Cu,质量为0.225 mol×64 g·mol-1=14.4 g,D正确。
5.B　NO2能和H2O反应,A错误;王水由浓HCl与浓HNO3按体积比3∶1混合而成,能溶解Au、Pt等金属,B正确;“雷雨发庄稼”的原理为N2和O2在放电条件下生成NO,NO和O2反应生成NO2,NO2和水反应生成HNO3,HNO3转化为含氮元素的盐,C错误;向浓HNO3 中投入红热的木炭,产生红棕色气体,可能是木炭与浓HNO3 反应生成二氧化氮,也可能是浓硝酸受热分解生成二氧化氮,D错误。
6.B　由题中信息可知,x为NH3,y为O2,z为H2O,w为NO,g为NO2,j为HNO3,k为Cu。NH3的水溶液中含有NH3·H2O,NH3·H2O能够电离出OH-和N,从而导电,A错误;常温下,NO、NO2均为有毒气体,NO2通入水中所得溶液为无色,溴蒸气通入水中所得溶液为橙黄色,因此利用水可区分NO2和溴蒸气,B正确;工业合成氨的反应是可逆反应,不能完全进行到底,C错误;固氮是指将大气中游离态的氮转化为氮的化合物,植物吸收土壤中的硝酸盐不属于固氮,D错误。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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