硝酸知识点及习题

3.硝酸及其应用【温故·知新】硝酸具有酸的通性①使指示剂变色：例如：稀HNO3使紫色石蕊溶液变红。②与碱反应：如HNO3＋NaOH＝NaNO3＋H2O③与碱性氧化物反应：如2HNO3＋CaO＝Ca(NO3)2＋2H2O④与弱酸盐反应：如2HNO3＋Na2CO3＝2NaNO3＋CO2↑＋H2O⑤与金属反应：由于硝酸具有强氧化性，因此，与酸反应时一般不产生H2。硝酸除了具有酸的通性以外，还具有以下特性：1．硝酸的物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味、易挥发、密度大于水。2．硝酸的不稳定性：硝酸见光或受热易分解。4HNO3光或热4NO2↑＋O2↑＋2H2O说明：硝酸越浓，越容易分解。长期存放的浓HNO3呈黄色，这是由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸的缘故。也正因为硝酸见光或受热易分解，一般将它保存在棕色瓶里，放置在阴凉处。3．硝酸的强氧化性：硝酸具有强的氧化性，是因为硝酸分子里氮呈＋5价。（1）与金属反应：HNO3几乎能与所有的金属（除金、铂、钛以外）发生氧化还原反应。Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O说明：硝酸与不活泼金属反应时，浓硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO。【交流·研讨】①常温下为什么可以用铝槽车或铁罐运输浓硝酸铝、铁等金属可以在冷的浓硝酸中发生钝化现象，浓HNO3会把铝或铁的表面氧化，形成一层薄而致密的氧化膜，阻止了反应的进一步发生．遇热时，该氧化膜会被破坏．因此常温下铝、铁制品可以盛放冷的浓HNO3．②铜与浓HNO3反应时，放出NO2气体，与稀HNO3反应时，放出NO气体。能否由此说明稀HNO3比浓HNO3的氧化能力更强？硝酸与金属反应时，硝酸被还原的程度取决于硝酸的浓度和还原剂的强弱。对于同一种还原剂来说，硝酸越稀被还原的程度越大．因为当HNO3的浓度在8mol·L－1以上时，HNO3氧化性很强，在此过程中生成氮的低价氧化物在强的氧化气氛中不能存在，继续被氧化成高价的氮的氧化物，所以产物为NO2．当硝酸较稀时，它的氧化性较弱，氮的低价氧化物也能够存在，所以主要产物是NO．浓HNO3与Cu反应放出NO2气体要比稀HNO3与Cu反应放出NO气体剧烈的多，所以浓HNO3氧化能力比稀HNO3氧化能力更强。【知识·链接】王水：浓HNO3和浓盐酸的混合物（体积比1∶3）叫王水，它的氧化能力比硝酸更强，能够使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解。（2）与非金属反应：硝酸能与许多非金属及某些有机物发生氧化还原反应：C＋4HNO3(浓)△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O【辨析·比较】氧化性酸和酸的氧化性概念辨析酸的氧化性：实质上指氢离子的氧化性，任何酸都有不同程度电离出H＋的能力，H＋在一定条件下获得电子生成H2．因此在某些反应中酸作氧化剂其实质上是H＋作氧化剂如：锌与盐酸或稀H2SO4的反应，都可以用Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑离子方程式表示此类反应的实质。氧化性酸：是酸根离子中心原子获得电子的能力，酸根离子获得电子后，中心原子化合价降低，形成相应的低价含氧化合物甚至是单质．如浓H2SO4与Cu反应：Cu＋2H2SO4(浓)△CuSO4＋SO2↑＋2H2O，浓H2SO4与木炭反应：C＋2H2SO4(浓)△CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，硝酸与锌反应：4Zn＋10HNO3(稀)＝4Zn(NO3)2＋N2O↑＋5H2O5Zn＋12HNO3(很稀)＝5Zn(NO3)2＋N2↑＋6H2O，浓HNO3与木炭、单质硫、磷的反应等等。作为氧化性酸，不仅能氧化金属而且还能氧化某些非金属单质。而酸的氧化性即H＋的氧化能力较弱，只能氧化较活泼的金属（即金属活动顺序表中氢前金属）。【领悟·整合】硝酸除了具有酸的通性以外，还具有挥发性、不稳定性、强氧化性等特性。硝酸不仅是氮循环中的一种重要物质，在实验室中也是一种重要的化学试剂，在工业上更是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、燃料、塑料和硝酸盐等。4.人类活动对自然界氮循环和环境的影响1．人类活动对自然界氮循环的影响：（1）作物每年要从土壤中摄取大量的氮。每100m2土地的上空约有106kg的氮，这是巨大的氮资源。闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮，一次闪电能生成80～1500kg的一氧化氮。这是一种自然固氮。但自然固氮远远满足不了农业生产的需求。人类的固氮活动使活化氮的数量大大增加。科学家们预测，从现在到2020年，人工固氮将增加60%，达到年均2.24×1011kg。（2）汽车的数量大大增加，由汽车排放到大气中的氮氧化物逐年增加。2．人类活动对环境的影响：人类是伟大的，人们用自己的智慧创造了一个新的自然界。但是，人类的活动也对地球的环境造成了一些不良的影响。当前环保面临的十大问题有：大气污染、地球变暖、臭氧层被破坏、酸雨蔓延、生物多样性减少、淡水资源枯竭与污染森林锐减、土壤荒漠化、海洋污染、固体废弃物污染。其中与氮循环失衡直接相关的有以下几个方面：（1）光化学烟雾：光化学烟雾是指汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的浅蓝色烟雾。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并使大气能见度降低。氮氧化合物是形成光化学烟雾的一个重要原因。大气中的氮氧化物主要来源于汽车尾气、化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。（2）酸雨：氮氧化合物是形成酸雨的一个重要原因。（3）富营养化：进入水体的氮的含量增大，会导致藻类“疯长”，迅速地覆盖在水面上，造成水体的富营养化。水体中的氮主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉和淋洗，以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。3．如何减少人类活动对自然界中氮循环的影响（1）控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。（2）增强生态系统对有害物质的吸收能力。我们应保护森林，植树造林，促进全球氮的良性循环。1.浓HNO3常呈黄色的原因是（）A．浓HNO3易分解产生NOB．浓HNO3中混有Fe3＋C．浓HNO3易分解产生NO2D．浓HNO3易氧化单质硫【答案】C【点评】浓HNO3常因见光或受热分解而呈现黄色，HNO3分解产生的NO2又溶于此硝酸中，而不是浓HNO3混有Fe3＋等杂质引起的，并且浓氧化单质S产生H2SO4，并不是浓HNO3本身出现黄色的原因。2．下列材料制成容器既不能用来盛放盐酸，也不能用来盛浓HNO3的是()A．AlB．SnC．CuD．Pt【答案】B【点评】常温下，只有Sn既可被盐酸溶解也可被浓HNO3溶解3.下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是（）A．使石蕊试液变红B．与铜反应放出NO气体生成Cu(NO3)2C．与Na2CO3反应放出CO2气体生成NaNO3D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2【答案】B【点评】在上述反应A、C中HNO3使指示剂变色，与弱酸盐反应均表现出酸性．在B、D中HNO3中氮元素的化合价均降低表现出氧化性，并且在B项中又有Cu(NO3)2和水生成，说明此反应中HNO3还表现出酸性．4．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性质不．相对应的一组是()A．浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——酸性和强氧化性B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性【答案】D【点评】D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是因为硝酸的强氧化性将酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证，D项不准确。5．浅绿色的Fe(NO3)2溶液中存在如下平衡：Fe2＋＋2H2Fe(OH)2＋2H＋，若向该溶液中滴加稀盐酸，则溶液的颜色()A．变黄B．绿色变深C．绿色变浅D．无变化【答案】A【点评】向Fe(NO3)2溶液中加入盐酸后，溶液中的NO－3在酸性条件下具有强氧化性可将Fe2＋氧化。本题易受题干的迷惑而从平衡移动的观点出发解出答案B，这恰好忽略了NO－3和H＋的存在对Fe2＋的影响，而得出了错误结论。6.将相同质量的铜片分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A．反应速率，两者相同B．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少【答案】B【点评】本题主要考查学生对Cu与浓、稀硝酸反应原理的了解，同时综合考查了反应速率的影响因素，电子转移计算及NO和NO2的颜色等知识。铜片与浓、稀HNO3的反应方程式分别为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，因浓度越大反应速率越大，所以A错；又因NO2为红棕色，NO为无色，所以C错；因两种酸都过量，铜完全溶解，所以转移电子数相等，D错；由方程式不难看出，同质量的铜消耗浓HNO3多，故选B。7．铜粉放入稀H2SO4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，同时有气体逸出。该盐是()A．Fe2(SO4)3B．Na2CO3C．KNO3D．FeSO4【答案】C【点评】加入KNO3后，电离产生的NO－3与H2SO4电离产生的H＋可形成HNO3，表现出强氧化性，可溶解铜粉，同时有NO气体产生。8．某溶液100mL，其中含硫酸0.03mol，硝酸0.04mol，若在该溶液中投入1.92g铜粉微热，反应后放出一氧化氮气体约为（）A．0.02molB．0.01molC．0.015molD．无法计算【答案】A【点评】n(Cu)＝0.03moln(NO－3)＝0.04moln(H＋)＝2n(H2SO4)＋n(HNO3)＝0.1mol此题若根据3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O来计算，将得出错误答案。由于溶液中H＋足量，且生成Cu(NO3)2中有NO－3，故它们能与铜继续反应，此题必须根据离子方程式计算3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O0．03mol0.1mol0.04mol由上式可看出Cu少量，可完全反应，故n(NO)＝0.02mol。9.铜跟1mol·L-1的硝酸反应，若c(NO3)下降0.2mol·L-1，则c（H＋）下降（）A.0.2mol·L-1B.0.4mol·L-1C.0.6mol·L-1D.0.8mol·L-1【答案】D【点评】铜跟1mol·L-1的硝酸反应的离子方程式为：8H++2NO3-+3Cu=3Cu2++2NO↑+4H2O，H+和NO3-的消耗量之比为8：2=4：1，它们浓度的变化量之比是4：1。10．把6mol铜粉投入含8mol硝酸和2mol硫酸的稀溶液中，则标准状况下放出气体的物质的量为()A．2molB．3molC．4molD．5mol【答案】B【点评】本题表面上似乎是铜与稀硝酸能反应，不能与稀硫酸反应，只能按铜与稀硝酸的反应计算。但在硝酸与硫酸的混合溶液中，H＋与NO－3相当于硝酸，故实际应按离子反应计算。11．某金属单质跟一定浓度的硝酸反应，假定只产生单一的还原产物，当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2∶1时，还原产物是()A．NO2B．NOC．N2OD．N2【答案】C【点评】设单质反应后价态为x，HNO3被还原后的价态为y由化合价升降相等得：2x＝5－y讨论当x＝2y＝1时成立，即HNO3还原产物为N2O。12．将m1g铜加到m2g60%的硝酸溶液中，反应共放出nL气体(标准状况)，则被还原的HNO3的物质的量是()A.2m164molB.m2420molC.n22.4molD.m2210mol【答案】C【点评】被还原HNO3的物质的量等于生成的气体的物质的量。13．将3.84g铜粉与一定质量浓硝酸反应，当铜完全作用时，收集到气体2.24L(标况下)，则所消耗硝酸的物质的量是()A．0.11molB．0.22molC．0.16molD．0.1mol【答案】B【点评】由元素守恒，n(HNO3)＝2