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第四章
非金属及其化合物
第19讲　氮及其氧化物　硝酸
复习目标 1．通过实验探究，了解氮元素的单质及其氧化物、硝酸的主要性质。
2．认识氮及其氧化物、硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。
考点二
提能训练　练案[19]
考点一
考点一　氮及其氧化物
1．自然界中氮元素的存在及固定
游离
人工
化合
2．氮气
(1)物理性质
颜色、状态 气味 密度 溶解性
________气态 无味 密度比空气略______ ______溶于水
无色
小
难
(2)化学性质
写出相关反应的化学方程式：
①_____________________；
②________________________；
③__________________。
氮元素是一种活泼非金属元素，但N2稳定，原因是氮气分子中氮氮三键很稳定，不易断裂，难发生化学反应。
【微思考1】　下列有关氮气用途的叙述中，分别应用了氮气的什么性质？
①文物馆将贵重文物保存在氮气中：______________________。
②氮气是合成氨工业的重要原料：________________________。
③雷电是自然界重要的固氮方式：________________________。
④医疗上，液氮是常见的冷冻剂：____________________________ ____________________________________________________________。
提示：①N2的稳定性　②N2的氧化性　③N2的还原性　④N2的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量
3．氮的氧化物
(1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物，如N2O、________、N2O3、NO2(或________)、N2O5，其中属于酸性氧化物的是N2O3、________。氮的氧化物都有毒，都是大气污染物。
①N2O俗称笑气。
②______________分别是HNO2、HNO3相应的酸性氧化物(或酸酐)。
③NO2与N2O4可相互转化：______________。在阿伏加德罗常数问题中，要考虑该平衡的存在。
NO
N2O4
N2O5
N2O3、N2O5
(2)NO与NO2的比较
氮的氧化物 NO NO2
物理性质 无色、难溶于水的气体 ________色、有刺激性气味的气体，易液化，易溶于水
化学 性质 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 　 不能用排空气法收集NO 不反应
与H2O反应 不反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
红棕
氮的氧化物 NO NO2
制法 试剂 Cu与__________反应 Cu与__________反应
收集 通常用________法收集 通常用______________法收集
稀硝酸
浓硝酸
排水
向上排空气
(3)氮氧化物的污染
(4)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
工业尾气中的NOx常用碱液吸收处理，主要反应为
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
[微点归纳]　(1)NO、CO均能与血红蛋白结合而使人中毒。
(2)验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。
(3)NO能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。
【微思考2】　(1)NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是_______________________。
(2)在用碱液吸收时，下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。
A．加快通入尾气的速率
B．采用气、液逆流的方式吸收尾气
C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
(3)吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是________。
提示：(1)n(NO2)≥n(NO)　(2)BC　(3)NaNO3
4．NO2和溴蒸气的比较与鉴别
(1)NO2和溴蒸气在性质上的相似性
①均有氧化性；
②溶于水后溶液均呈酸性；
③均能与碱反应。
(2)NO2和溴蒸气的鉴别方法
鉴别溴蒸气和NO2不能用淀粉-KI试纸、碱溶液等，但可以利用它们性质上的差异性来鉴别。
①通入水中，NO2溶于水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应后溶液无色，而溴蒸气溶于水后溶液呈橙色；
③通入CCl4有机溶剂中，易溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为溴蒸气，无此现象的为NO2。
【微思考3】　已知液溴极易汽化成红棕色的溴蒸气，你能设计哪些简单的实验鉴别二氧化氮和溴蒸气？
提示：方案1：将气体分别通入盛有少量水的试管中，溶液变黄的是溴蒸气，气体颜色由红棕色变为无色的是NO2。
方案2：将气体分别通入盛有少量硝酸银溶液的试管中，产生淡黄色沉淀的是溴蒸气，无明显现象的是NO2。
【易错辨析】
(1)高温、高压、催化剂条件下与氢气反应时，氮气作还原剂。(　　)
[提示]　×　氮气作氧化剂。
(2)固氮反应一定属于氧化还原反应。(　　)
[提示]　√　氮的固定是将N2转化为氮的化合物，都是氧化还原反应。
(3)N2与O2在放电条件下直接化合成NO2。(　　)
[提示]　×　N2与O2化合生成NO。
(4)NO2溶于水时，NO2是氧化剂，水是还原剂。(　　)
[提示]　×　NO2既是氧化剂也是还原剂。
(5)除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解。(　　)
[提示]　×　NO2和水反应生成NO。
(6)NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2，得橙色溶液的为溴蒸气。(　　)
[提示]　×　Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O。
(7)氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾，又是形成酸雨的主要物质。(　　)
[提示]　×
(8)NO2与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2。(　　)
[提示]　√　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO2既是氧化剂，又是还原剂，个数之比是1∶2。
(9)溴蒸气和NO2都是红棕色气体，可用湿润的淀粉KI试纸和NaOH溶液鉴别。(　　)
[提示]　×　不能鉴别。因为这两种气体都有氧化性，都可以把KI中的I－氧化成I2，从而使试纸变蓝色。NaOH溶液可以吸收溴蒸气和NO2而形成无色溶液。鉴别的方法：①用AgNO3溶液，Br2可与AgNO3溶液反应生成浅黄色沉淀AgBr；②用水，溶于水后有颜色的是Br2，无颜色的是NO2。
[提示]　√
1．(2026·安徽合肥六校联考)自然界中氮的循环如图所示，下列说法中不正确的是(　　)
微考点1　氮气及氮的循环
A．氮元素在自然界中以单质和化合物的形式存在
B．空气中的氮气通过根瘤菌转化为氨的过程是氮的固定
D．亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程中，含氮物质发生氧化反应
[答案]　C
[解析]　雷电作用时N2与O2反应生成NO，不能直接得到NO2，C错误。
2．(2026·重庆长寿区模拟)下列关于N2的叙述正确的是(　　)
A．N2是一种无色、无味且易溶于水的气体
B．在雷雨天，空气中的N2和O2可直接反应生成NO2
C．在N2与Mg反应生成Mg3N2的过程中，N2为还原剂
D．一定条件下，N2与H2合成NH3属于氮的固定
[答案]　D
3．(2026·北京东城区期末)下列关于N2的叙述不正确的是(　　)
A．两个氮原子间以共价三键结合
B．N2既可作氧化剂又可作还原剂
C．氮的固定过程中N2均被氧化
D．大自然通过闪电释放的能量可将N2转化为含氮的化合物
[答案]　C
4．自然界中氮的循环如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．工业合成氨属于人工固氮
B．雷电作用下N2与O2发生了化学反应
C．在氮的循环中不涉及氧化还原反应
D．含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化
[答案]　C
[解析]　工业合成氨是氮气和氢气在高温、高压和催化剂条件下生成氨气，属于人工固氮，A正确；雷电作用下N2与O2发生反应生成NO，B正确；在氮的循环中，工业合成氨、雷电作用过程中N元素化合价均改变，涉及氧化还原反应，C错误；含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化，如氨气可合成尿素等，D正确。
5．(2026·北京第四中学摸底)相同条件下，将体积为V的NO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2通入水中充分吸收后，得到5 mL无色气体B。下列说法不正确的是(　　)
A．A气体是NO，B气体是O2
B．A气体的体积是20 mL
C．V的取值范围是20 mL微考点2　氮氧化物与O2、H2O反应的计算
[答案]　D
气体，则V＝20 mL；若NO气体全部是由NO2与水反应产生，根据反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知V＝3×20 mL＝60 mL，则V的取值范围是20 mL6．将10 mL NO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4 mL气体，原混合气体中含NO体积为(　　)
A．1 mL B．3 mL
C．5 mL D．7 mL
[答案]　A
7．将盛有6 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余1 mL无色气体，则原混合气体中NO2的体积可能是(　　)
A．0.6 mL B．2 mL
C．2.4 mL D．4 mL
[答案]　D
A．8∶1 B．7∶3
C．7∶2 D．4∶1
[答案]　B
9．(2026·广东广州高三检测)标准状况下，将盛满4 L NO2的干燥烧瓶倒扣在一个盛满水的水槽中，再通入1 L O2，充分反应后，所得溶液的物质的量浓度为(　　)
A．0.045 mol·L－1 B．0.036 mol·L－1
C．0.18 mol·L－1 D．0.030 mol·L－1
[答案]　A
10．NO、NO2产生酸雨的过程可表示为
(1)写出该循环中两步反应的化学方程式：
①_____________________________________________________；
②_____________________________________________________。
(2)分别写出NO或NO2与O2、H2O恰好反应完全转化为HNO3的总化学方程式：____________________________________________________ ____________________________________________________________，____________________________________________________________。
(3)将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体。
①若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
②若剩余的气体是________，则NO2、O2的体积分别是________。
[答案]　(1)①2NO＋O2===2NO2　②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3　4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
(3)①O2　8 mL、4 mL　②NO　10.8 mL、1.2 mL
氮的氧化物和O2、H2O反应的计算方法
相关反应原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①
2NO＋O2===2NO2②
由①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③
由①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④
1
氮的氧化物溶于水的三种类型
(1)NO2和O2混合气体溶于水的计算：
由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知：
2
(2)NO与O2同时通入水中：
由4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知：
(3)NO2、NO、O2三种混合气体通入水中：
①可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。
②也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O=== 4HNO3情况处理。
得失电子守恒法
当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
3
微考点3　含氮化合物的污染及治理
A．SO2和NOx都会形成酸雨，NOx还会形成光化学烟雾
B．随着脱除反应的进行，吸收液的pH逐渐减小
C．SO2脱除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NO
[答案]　D
12．(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：________________________________________________ ____________________________________________________________。
(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：________________________________ ____________________________________________________________。
②NO与NO2按物质的量之比为1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是________。
③NO2、NO的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)________n(NO)，若不能完全吸收，你认为可以采取哪种最简单的措施确保有害气体被完全吸收：________________________________ ________________________________________。
(3)①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
②NaNO2　③≥　补充适量空气
废气中氮氧化物的脱硝方法
汽车尾气一般用催化转化法，在催化剂等条件下，将氮的氧化物转化为N2。
硝酸工业尾气一般采用碱液吸收法，将氮的氧化物转化为化工原料或产品。
1
2
考点二　硝酸
1．硝酸的物理性质
(1)纯硝酸为______、有________气味的液体，与水以任意的比例互溶，熔点：_________、沸点：_______、密度：____________。
(2)硝酸沸点较低，______挥发，在空气中遇水蒸气形成________。
(3)质量分数为69%，物质的量浓度约为16 mol·L－1以上的硝酸称为__________。95%以上的浓硝酸叫做________硝酸。
无色
刺激性
－42 ℃
83 ℃
1.5 g·cm－3
易
白雾
浓硝酸
发烟
【微思考1】　(1)市售浓硝酸呈黄色的原因是___________________ ____________________________________________________________。
(2)浓硝酸的保存方法是______________________________________ ____________________________________________________________。
提示：(1)HNO3分解生成的NO2溶于硝酸中
(2)保存在棕色带有玻璃塞的细口试剂瓶中(不能用橡胶塞)，置于冷暗处
2．硝酸的化学性质
(1)强酸性
稀硝酸使紫色石蕊试液__________。浓硝酸使紫色石蕊试液________________，反应过程中浓硝酸表现强酸性和强氧化性。
变红色
先变红后褪色
(2)不稳定性
硝酸见光或受热会分解产生NO2气体：
________________________________________。
硝酸应用棕色瓶放置在阴凉处，不能用橡胶塞。市售浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成的NO2溶解在硝酸里。
(3)强氧化性
①与金属反应
A．与不活泼金属反应
稀硝酸与铜反应：_________________________________________。
浓硝酸与铜反应：_________________________________________。
硝酸几乎能与所有金属(Au、Pt除外)反应，一般情况下，金属与浓HNO3反应生成NO2，与稀HNO3反应生成NO，与极稀的HNO3反应生成N2O或NH3。
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
B．常温下，浓硝酸使铁、铝钝化。
C．王水及王水的溶解原理：浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3形成的混合物叫做王水。王水同时具有硝酸的氧化性和氯离子的强配位能力，因此可溶解金铂等不活泼金属。反应原理：Au＋HNO3＋4HCl=== H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O。
②与非金属反应
硝酸能把许多非金属单质(如：C、S、P等)氧化，生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。如与C的反应：_________________________ __________________。
③与其他还原性化合物反应
硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、FeSO4、KI、NaBr等还原性物质。如稀HNO3与FeSO4溶液反应的离子方程式为____________________ _________________________。
＋4NO2↑＋2H2O
===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
(4)与有机化合物的反应
②显色反应：含有苯环的蛋白质遇到浓硝酸时变______色。
＋H2O
黄
[微点归纳]　(1)浓、稀硝酸均具有强氧化性，浓度越大，氧化性越强，其还原产物的价态越高。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO。
(2)常温下，铁、铝遇浓硝酸能发生“钝化”并非不反应，故常温下浓硝酸可以用铁桶盛放。
【微思考2】　用动态观点理解Cu与浓HNO3的反应，向一定量的浓硝酸中加入过量的铜片。
(1)反应开始阶级产生________色气体，化学方程式为____________ ____________________________________________________________。
(2)反应进行一段时间后又产生无色气体，此时的化学方程式为____ ____________________________________________________________。
(3)待反应停止后，再加入少量的稀硫酸，这时Cu片上又有气泡产生，原因是____________________________________________________ ____________________________________________________________。
提示：(1)红棕　Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)加入稀硫酸后，氢离子与原溶液中的硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应
3．硝酸工业制法的反应原理
(1)N2为原料合成NH3 ________________________。
(2)NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO
____________________________。
(3)NO进一步氧化生成NO2 ____________________。
(4)用水吸收NO2生成HNO3 ___________________________。
2NO＋O2===2NO2
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
【易错辨析】
(1)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。(　　)
[提示]　×　稀硝酸具有强氧化性，会氧化－2价硫元素。
(2)常温下，铁、铝在浓硝酸中的钝化为化学变化。(　　)
[提示]　√　钝化为化学变化。
(3)铜、碳分别与浓HNO3反应，都体现了浓硝酸的强氧化性和酸性。(　　)
[提示]　×　浓硝酸和铜反应体现硝酸的酸性和强氧化性，浓硝酸和碳反应只体现强氧化性。
(4)将稀硝酸加入过量铁粉中，有气体生成，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液呈红色。(　　)
[提示]　×　稀硝酸与过量铁粉反应生成亚铁离子。
(5)Cu在KNO3溶液和稀H2SO4中均不溶解，但能溶解在其混合液中。(　　)
[提示]　√　KNO3和H2SO4的混合溶液相当于硝酸溶液。
(6)试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，也可用氨水除去。(　　)
[提示]　×　试管内壁上的银镜可用稀HNO3除去，不能用氨水除去。
(7)实验室里用锌粒和稀硝酸反应制氢气。(　　)
[提示]　×　硝酸和金属反应不生成氢气。
(8)过量的铜与浓硝酸反应，产物中一定有NO。(　　)
[提示]　√　随着反应进行，硝酸变稀，还原产物中有NO。
(9)硝酸电离出的H＋能被Zn、Fe等金属还原成H2。(　　)
[提示]　×　硝酸是氧化性酸，与金属反应还原产物是氮氧化物。
1．(2026·广东湛江部分中学联考)将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验，下列说法正确的是(　　)
微考点1　实验探究硝酸与金属的反应
A．装置a中出现红棕色气体，只体现HNO3的酸性
B．一段时间后抽出铜丝，向装置b注入水，b中气体红棕色变浅
C．注入水后装置b中铜片表面产生气泡，说明Cu与硝酸反应生成H2
D．装置c用NaOH溶液吸收尾气，说明NO和NO2均是酸性氧化物
[答案]　B
[解析]　铜与浓硝酸反应生成红棕色二氧化氮气体和硝酸铜，体现了硝酸的强氧化性和酸性，A错误；一段时间后抽出铜丝，向装置b注入水，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，b中气体红棕色变浅，B正确；注入水后装置b中铜片表面产生气泡，Cu与稀硝酸反应生成NO气体，C错误；酸性氧化物是指和碱反应只能生成盐和水的氧化物，NO和NO2均不是酸性氧化物，D错误。
2．(2026·江西八校联考)铜与足量浓硝酸反应的装置如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．具支试管A中会出现红棕色气体，溶液呈绿色
B．装置B的作用是缓冲气流并收集NO2
C．该反应体现了浓硝酸的强氧化性和酸性
[答案]　B
3．(2026·河北衡水高三检测)一定温度下，探究铜与稀HNO3反应过程如图所示：
下列说法不正确的是(　　)
B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大
C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用
D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解
[答案]　B
[解析]　铜与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O，A项正确；步骤Ⅲ中硝酸的浓度没有Ⅰ中大，因为部分硝酸转化成了一氧化氮，因此反应速率比Ⅰ快的原因不可能是c(HNO3)增大，B项错误；由实验可知，步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快，说明NO2对该反应具有催化作用，C项正确；当活塞不再移动时，再抽入空气，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，能够与铜继续反应，D项正确。
金属与硝酸反应的基本规律
4．下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是(　　)
微考点2　实验探究硝酸与非金属的反应
A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应
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
[答案]　D
5．某学习小组采用下列装置对浓硝酸与木炭的反应进行探究。
下列说法中不正确的是(　　)
A．反应开始后，装置A中充满红棕色气体
B．装置B的作用是安全瓶，防止倒吸
C．装置C中溶液变蓝，一定是A中生成的NO2将KI氧化为I2
D．将带火星的木条放入装置D收集到的无色气体中，可确认该气体是NO还是O2
[答案]　C
[解析]　炽热的木炭和浓硝酸反应生成二氧化碳和二氧化氮，二氧化氮为红棕色气体，则可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为红棕色，A正确；装置B中进气管和出气管的长度相同，其作用是安全瓶，防止倒吸，B正确；装置C中溶液变蓝，但不能证明NO2将KI氧化为I2，原因是A中挥发出的HNO3(g)可能进入装置C，将KI氧化为I2而使溶液变蓝，C错误；将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃，可以判断集气瓶中是NO还是O2，实验方法合适，D正确。
6．(2026·重庆第八中学摸底)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。
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，立即伸入三颈烧瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为________，产生该气体的反应的化学方程式是____________________________________________________________。
(2)装置C中盛有足量KI-淀粉溶液，反应一段时间后可观察到C中的现象为________________________________________________________ ____________________________________________________________。
(3)装置B的作用是___________________________________________ _____________________________。
(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为该气体是NO，还有部分同学认为是O2。
①下列对该气体进行检验的方法合适的是________(填字母)。
A．敞口观察集气瓶内气体的颜色变化
B．将湿润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，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O2的来源是______________。
(2)溶液变为蓝色
(3)防倒吸
(4)①AC　②浓硝酸的分解
非金属与硝酸反应的基本规律
7．(2026·山东济宁模拟)将12.8 g Cu投入50 mL某浓度的浓HNO3中，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu全部溶解时，硝酸恰好完全消耗，共收集到气体3.36 L(标准状况)。下列分析正确的是(　　)
A．参加反应的硝酸的物质的量为0.15 mol
B．气体为NO和NO2的混合气，二者体积比1∶5
C．生成的溶液中滴加1 mol·L－1的NaOH溶液使Cu2＋完全沉淀，至少需要55 mL NaOH溶液
D．将生成的气体和一定量的氧气混合，然后倒扣在水中，若试管中最后充满液体，则通入氧气的质量3.2 g
微考点3　硝酸与金属反应的定量计算
[答案]　D
8．100 mL稀HNO3和稀H2SO4组成的混合溶液中，两种酸的物质的量浓度之和为0.4 mol·L－1。向该溶液中加入足量的铜粉后加热，充分反应后，所得溶液中Cu2＋的物质的量浓度最大值为(反应前后溶液体积变化忽略不计)(　　)
A．0.15 mol·L－1 B．0.24 mol·L－1
C．0.30 mol·L－1 D．0.36 mol·L－1
[答案]　B
9．向含x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉，其氧化产物与所加铁粉的物质的量关系如图所示：
回答下列问题：
(1)Oa段发生反应的离子方程式为______________________________ ____________________________________________________________。
(2)dc段表示的是________(填“Fe2＋”或“Fe3＋”)物质的量变化。
(3)x＝________，y＝________。
(4)反应至c点，可收集到标准状况下的气体为________L。
(2)Fe2＋　(3)0.1　0.2　(4)3.36
0.1 mol 0.1 mol
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
0.1 mol 0.05 mol
所以V＝(0.1 mol＋0.05 mol)×22.4 L·mol－1＝3.36 L。
10．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸溶液反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题：
(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L。
(2)参加反应的HNO3的物质的量是________。
(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为________________mol·L－1。
(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________g。
[答案]　(1)5.824　5.376
(2)1.52 mol
(4)57.8
硝酸与金属反应计算的思维模型
1
金属与硝酸反应的计算方法
(1)原子守恒法：利用氮元素守恒进行计算。
2
(2)得失电子守恒法
硝酸与金属发生氧化还原反应，HNO3得电子被还原生成NO2、NO等，金属则失去电子被氧化；根据氧化还原反应规律可得，HNO3中N原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。
(3)电荷守恒法
(4)离子方程式计算法
1．必记七反应
(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(4)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(5)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
2．硝酸强氧化性的反应规律
3．硝酸氧化性解读
4．常见六大环境污染及主要危害
提能训练　练案[19]
1．(2025·江苏卷)大气中的氮是取之不尽的天然资源。下列工业生产中以氮气作反应物的是(　　)
A．工业合成氨 B．湿法炼铜
C．高炉炼铁 D．接触法制硫酸
[答案]　A
2．(2025·湖南长沙检测)自然界中的氮循环如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．①中N2与O2反应生成NO2是自然固氮
B．②中合成氨属于人工固氮
C．③中的氮元素被氧化
D．氮循环过程中没有氧元素参加
[答案]　B
[解析]　①中N2与O2反应生成NO是自然固氮，A错误；②中N2与H2在高温、高压、催化剂条件下反应产生NH3，属于人工固氮，B正确；③中细菌还原硝酸根离子中＋5价的N，生成无污染的0价的N2，所以③中氮元素被还原，C错误；如N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的NO气体，氧元素参与了反应，D错误。
3．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如图：
硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是(　　)
A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体
C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率
D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3
[答案]　B
[解析]　硝酸是强氧化性酸，BaSO3被氧化生成BaSO4，硝酸被还原生成NO，B错误。
4．(2026·浙江省金华曙光中学质检)某化学反应在催化剂条件下的转化过程的微观示意图如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)
A．该反应中，氧化性：NO>CO2
C．该反应中，被氧化与被还原的元素的质量之比为7∶6
D．标准状况下每生成2.24 L N2，转移的电子数为0.4NA
[答案]　C
5．(2026·四川成都模拟)合理使用含氮化合物，科学处理大气和水圈中的氮元素，保障地球生态安全，是化学学科的重要研究内容和责任。下列化学反应表示正确的是(　　)
A．用水吸收二氧化氮制硝酸：2NO2＋H2O===HNO3＋NO
[答案]　D
6．汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。
有关该雾霾的叙述正确的是(　　)
A．NOx为酸性氧化物，可形成酸雨
B．反应②是氧化还原反应
C．NH3是形成该雾霾的催化剂
D．NH3可能来自过度施用氮肥
[答案]　D
[解析]　NOx不一定为酸性氧化物，例如NO等，A错误；五氧化二氮和硝酸中的氮的化合价相同，所以反应②是非氧化还原反应，B错误；由图示可知氨气参与反应生成铵盐，为反应物，不是催化剂，C错误；NH3可能来自过度施用氮肥，因为铵盐不稳定，易分解产生氨气，D正确。
7．在通风橱中进行下列实验：
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
下列说法中不正确的是(　　)
A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2
B．Ⅱ中的现象说明常温下铁在浓硝酸中发生钝化
C．过量铁与稀硝酸反应生成亚铁盐
D．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
[答案]　D
[解析]　无色NO遇氧气生成红棕色气体NO2，Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO＋O2===2NO2，A正确；Ⅱ中现象说明常温下Fe在浓HNO3中钝化，B正确；铁与稀硝酸反应生成硝酸铁，过量铁把硝酸铁还原为硝酸亚铁，C正确；硝酸的浓度越大，其氧化性越强，浓硝酸氧化性大于稀硝酸，D错误。
8．(2026·湖南省名校联考期中)将2.56 g Cu投入12 mL 10 mol·L－1硝酸中，恰好完全反应，向反应后的溶液中加入40 mL a mol·L－1 NaOH溶液，Cu2＋恰好完全沉淀，将生成的气体与b mol O2一起通入足量NaOH溶液中，气体恰好被完全吸收生成c mol NaNO3。下列判断正确的是(　　)
A．生成的气体中只有NO
B．a＝3
C．b＝0.02
D．c＝0.08
[答案]　C
9．某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g Cu。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是(　　)
B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生的是氢气
C．第二份溶液中的最终溶质是FeSO4
D．稀硫酸浓度为2.5 mol·L－1
[答案]　A
10．某同学做“FeSO4被HNO3氧化”的实验，发现溶液变深棕色。猜想可能是生成的NO2或NO与Fe2＋或Fe3＋反应，使溶液变为深棕色，设计如图装置探究。下列说法错误的是(　　)
A．先检查装置气密性，加入药品后，关闭c，打开a和b，再通入一段时间N2
B．关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO与Fe2＋反应
C．甲中反应一段时间后，更新丙、丁中试剂，关闭a和b，打开c，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO2也可与Fe2＋反应
D．该实验的缺陷是缺少尾气吸收装置
[答案]　C
[解析]　先检查装置气密性，加入药品后，为防止装置中的氧气影响实验结果，需关闭c，打开a和b，通入一段时间氮气，将装置内的空气排尽，故A正确；关闭a、c，打开b及分液漏斗活塞，浓硝酸与Cu反应生成NO2，NO2通入水中与水反应生成NO，NO进入丙和丁后，丙中含Fe2＋的溶液变为深棕色，而丁中含Fe3＋的溶液无明显变化，说明NO与Fe2＋反应，故B正确；甲中反应一段时间后，浓硝酸变稀，生成的气体中有NO，所以该操作无法证明NO2与Fe2＋反应，故C错误；实验中未反应的NO2和NO会污染空气，需要尾气吸收装置，故D正确。
11．(2026·河北沧州模拟)硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸的性质相对应的是(　　)
A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——不稳定性
B．稀硝酸可以溶解金属铜——酸性和强氧化性
C．浓硝酸要用棕色瓶盛装并避光保存——挥发性
D．稀硝酸能使含有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去——强氧化性
[答案]　B
[解析]　浓硝酸因其具有酸性先使紫色石蕊溶液变红，后因其具有强氧化性会漂白指示剂使溶液褪色，A错误；Cu与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O，硝酸中N得电子，硝酸表现氧化性，Cu(NO3)2中氮元素化合价不变，体现了硝酸的酸性，同时铜被氧化为最高价，硝酸体现强氧化性，B正确；HNO3见光易分解，所以浓硝酸要用棕色瓶盛装并避光保存，C错误；HNO3与NaOH发生中和反应，溶液碱性减弱，使含有酚酞的氢氧化钠溶液的红色褪去，体现硝酸的酸性，D错误。
A．与浓硝酸反应的Cu的物质的量为0.1 mol
B．消耗氧气的体积为1.12 L(标准状况)
C．参加反应的HNO3的物质的量是0.45 mol
D．混合气体中NO的体积分数为50%
[答案]　D
13．(2026·福建厦门模拟)探究铜与HNO3溶液反应生成NO时的HNO3溶液浓度。如图所示，先通入N2，一段时间后关闭活塞K，将铜丝伸入溶液中，当A装置中气体变为无色时，上提铜丝，再将B装置中溶液稀释至200 mL，取20.00 mL，用0.20 mol·L－1的NaOH溶液滴定至终点时，消耗15.00 mL NaOH溶液(忽略硝酸的挥发、分解及溶液体积变化)。下列说法正确的是(　　)
A．可用盛有NaOH溶液的洗气瓶进行尾气吸收
B．铜与HNO3溶液反应生成NO时，溶液中HNO3的浓度小于 8 mol·L－1
C．若不通N2，可能导致所得实验结果偏高
D．若通过直接滴定A装置中剩余酸的量(掩蔽掉Cu2＋的干扰)进行求算，所得实验结果偏高
[答案]　B
14．(2026·河南周口模拟)某兴趣小组设计实验验证铜与浓硝酸、稀硝酸的反应，装置如图所示(夹持装置未画出)：
实验一：验证铜与浓硝酸的反应
按图示连接好装置，____________________后，装入药品，关闭K2、K3，打开K1，一段时间后，再关闭K1，打开K2，加入足量的浓硝酸。
实验二：验证铜与稀硝酸的反应
待装置B中反应完全后……
回答下列问题。
(1)实验一中的横线上应填入的内容是________________________；装置B中装浓硝酸的仪器名称是________。
(2)实验一中“关闭K2、K3，打开K1”的目的是_________________ ____________________________________________________________。
(3)装置B中发生反应的离子方程式为___________________________ ____________________________________________________________。
(4)实验二的后续操作顺序为________(填字母)，打开止水夹后装置C的具支试管中的现象为_________________________________________ _______________________________。
a．打开止水夹 b．打开K1
c．打开K3，加入蒸馏水 d．关闭K1
e．插入铜丝
(5)实验结束后，有同学观察到装置B中溶液呈绿色，装置C中溶液呈蓝色。小组同学认为颜色不同的原因可能如下：
猜想1：硝酸铜溶液的物质的量浓度不同，溶液颜色不同，浓度小时呈蓝色，浓度大时呈绿色。
猜想2：NO2溶解在硝酸铜溶液中，导致溶液颜色不同。
继续实验，打开K1，一段时间后，装置B中溶液变为蓝色，说明________可能成立，请设计实验验证另一猜想的可能性：____________ __________________________________________________________________________________________________________________________。
[答案]　(1)检验装置的气密性　分液漏斗
(2)排尽装置内的空气，防止Cu与稀硝酸反应生成的NO被氧化
(4)bceda　液面上方出现红棕色气体
(5)猜想2　取适量装置C中的溶液于试管中，加入Cu(NO3)2固体，若溶液变为绿色，说明猜想1成立
(4)实验二是验证铜与稀硝酸的反应，因此首先把生成的二氧化氮转化为硝酸，所以后续操作顺序为待装置B中反应完全后打开K1→打开K3，加入蒸馏水→插入铜丝→关闭K1→打开止水夹，即bceda；打开止水夹后氧气把NO氧化为二氧化氮，则装置C的具支试管中的现象为液面上方出现红棕色气体。(5)继续实验，打开K1，一段时间后，装置B中溶液变为蓝色，由于装置A中二氧化碳把二氧化氮带出，因此说明猜想2可能成立；要验证猜想1的可能性，实验方案为取适量装置C中的溶液于试管中，加入Cu(NO3)2固体，若溶液变为绿色，说明猜想1成立。
15．某校研究性小组甲、乙两同学用如图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物。
[查阅资料]①在浓硝酸和活泼金属反应过程中，随着硝酸浓度的降低，其生成的产物有＋4、＋2、－3价等氮的化合物。
③NO2和NO都能被KMnO4氧化吸收。
[实验操作]实验操作和现象记录如下表：
实验操作 实验现象
打开弹簧夹，通入一段时间CO2，关闭弹簧夹 —
打开分液漏斗活塞，将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中，关闭活塞 无明显现象
加热烧瓶，反应开始后停止加热 ①A中有红棕色气体产生，一段时间后，气体颜色逐渐变浅；B中溶液变棕色；C中溶液紫色变浅
②反应停止后，A中无固体剩余
请回答下列问题：
(1)滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是____________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)检验是否生成－3价氮的化合物，应进行的实验操作是_________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)甲取少量B中溶液，加热，实验现象是_______________________ ___________________________________________________________________________。
请用平衡移动原理解释原因：________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
甲依据该现象得出的结论是A中有NO生成。
(4)乙认为甲得出A中有NO生成的证据不足。为获取充足的证据，乙仍采用该装置和操作进行对照实验，乙作出的改变是______________ __________________________________________________________________________________________________________________________，证明有NO生成的实验现象是_____________________________________ ____________________________________________________________________________________________________。
[答案]　(1)常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生(答“钝化”也可)
(4)浓硝酸换成稀硝酸　A中没有红棕色气体生成，B中溶液变为棕色
16．(2026·湖北武汉外国语学校期中)亚硝酰氯(NOCl)可作为有机合成试剂。已知：
②沸点：NOCl为－6 ℃，Cl2为－34 ℃，NO为－152 ℃；
③NOCl易水解，能与O2反应。
某研究小组用NO和Cl2在如图所示装置中制备NOCl，并分离回收未反应的原料。
回答下列问题：
(1)通入Cl2和NO前先通入氩气，作用是________________________ ________________________________________________________________________________________________；仪器D的名称是________。
(2)将催化剂负载在玻璃棉上，而不是直接平铺在玻璃管中，目的是__________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)实验所需的NO可用NaNO2和FeSO4溶液在稀硫酸中反应制得，反应的离子方程式为____________________________________________ ____________________________________________________________。
(4)为分离产物和未反应的原料，低温浴槽A的温度区间应控制在________________，仪器C收集的物质是________。
(5)无色的尾气若遇到空气会变为红棕色，原因是________________ ____________________________________________________________。
[答案]　(1)排尽装置中的空气，防止NO被O2氧化，防止生成的NOCl遇空气中的水而水解及被氧气氧化　球形干燥管
(2)增大气体与催化剂的接触面积，加快反应速率
(4)－34 ℃(5)NO与空气中的O2反应产生红棕色的NO2
[解析]　通过实验原理可知，进气端为N0和Cl2，经过催化剂使其反应制备NOCl；经过低温浴槽A降温，使NOCl冷凝，得到产品；再经过低温浴槽B降温，使Cl2冷凝，防止逸出，污染空气；剩下的NO经过无水氯化钙干燥后，进行回收，据此分析作答。(4)为分离产物和未反应的原料，低温浴槽A使NOCl冷凝，得到产品，则温度区间应控制在 －34 ℃谢谢观看

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