高考第一轮复习——氮族元素
第三节 硝酸
一、复习目标
1． 硝酸的性质：强氧化性，挥发性和不稳定性，强酸性
2． 硝酸的工业制备
3． 有关计算
二、基本知识
1． 硝酸化学性质：
①强酸性：稀硝酸+石蕊试液 先变红后褪色
a．硝酸浓度越大越易分解，致使浓硝酸呈黄色；
②不稳定性：注意 b．区别浓硝酸与浓盐酸呈黄色的不同原因；
c．硝酸挥发性和不稳定性的区别
HNO3
a．大多数金属（除Au、Pt外）+ HNO3（无论浓稀）=高价态
金属硝酸盐+氮氧化合物*
b.常温下使Fe、Al钝化；
③强氧化性
c．与非金属（S、C、P等）反应
d．与其他还原性物质反应：H2S、FeS、SO2、Na2SO3、KI、HBr、HI
e．王水：V（浓HNO3）∶V（浓HCl）=1∶3
*金属与硝酸反应的一般规律：（硝酸既做氧化剂，又做酸）
NO2（浓HNO3）
氢以后的金属+ HNO3 = 硝酸盐+
NO（稀HNO3）
硝酸
NO2（浓HNO3）
NO（稀HNO3）
活泼金属（氢以前）+ HNO3 = 硝酸盐+ NH4 NO3（极稀HNO3）
H2（极稀HNO3）
稀硝酸与变价金属铁反应的情况（产物与量有关）：
3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
Fe+4HNO3(稀)= Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
n(Fe)：n(HNO3)≥3：8时产物为Fe2+
n(Fe)：n(HNO3)≤2：8时产物为
2：8<n(Fe)：n(HNO3)<3：8时产物为Fe2+与Fe3+；
2．硝酸的工业制备：
原理：4NH3+5O2
4NO+6H2O；2NO+ O2= 2NO2；3NO2+ H2O=2 HNO3 +NO
尾气吸收：NO2和NO NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+ H2O消除对大气的污染
当V（NO2）∶V（NO）≥1∶1时，尾气可全部被吸收；当NO过量时，应先补充适量的O2；
三、题型与变式
硝酸的性质
1．
计算
（1）电子守恒法确定还原产物
1．某单质跟浓硝酸反应时，每有0.25mol单质反应就消耗1molHNO3，则单质元素氧化
后的化合价可能是 （ ）
A．+1 B．+2 C．+3 D．+4
2．某金属单质跟一定浓度的HNO3反应，假定只有单一还原产物，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．NO2 B．NO C．N2O D．N2
（2）不活泼金属与HNO3、H2SO4混酸反应的分析与计算
1．在某100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别为0.4mol/L和0.1mol/L。向该混合液中加入1.92gCu粉，加热，待充分反应后，所得溶液中的Cu2+的物质的量浓度（mol/L）是 （ ）
A．0.15 B．0.225 C．0.35 D．0.45
2．在某稀溶液中含有1molKNO3和4mol H2SO4，向其中加入1.5mol Cu粉，充分反应后产生的气体在标准状况下的体积为 （ ）
A．11.2L B．22.4L C．33.6L D．22.4L~33.6L之间
（3）Cu和浓HNO3反应的计算
1．38.4mgCu与适量浓HNO3反应，Cu全部作用后，共收集到22.4mL（标况）气体，反应消耗HNO3的物质的量可能是 （ ）
A．1.0×10—3 mol B．1.6×10—3 mol C．2.2×10—3 mol D．2.4×10—3 mol
问：气体的平均摩尔质量为 g/mol？NO3—减少的物质的量为 mol?H+减少的物质的量为 mol?
2．0.03molCu完全溶于HNO3，产生氮的氧化物（NO、NO2、N2O4）混合气体共0.05mol，求混合气体的平均摩尔质量 （ ）
A．30 B．46 C．50 D．66
3．25.6mgCu能恰好与含1.4×10—3 mol HNO3的浓硝酸完全反应，使生成的气体溶于水，最终得到的气体在标况下的体积为 L
4．将agCu投入一定浓度的硝酸溶液中，反应中消耗HNO3为bg，若a：b=8：21，则反应中起酸作用的HNO3质量为 （ ）
A．b/2g B．2bg C．3a/4g D．3b/4g
(2004年高考天津卷29)
将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，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11.2L。请回答：
⑴NO的体积为5.8L，NO2的体积为5.4L。
⑵待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol/L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(aV•10—3+0.5)/0.14mol/L。
⑶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57.8g。
(4)Fe与稀HNO3反应的分析与计算
1．将8.4gFe溶于一定量稀硝酸中，完全反应后，n(Fe2+)=n(Fe3+)，则稀硝酸中含HNO3（ ）
A．0.125mol B．0.25mol C．0.375mol D．0.5mol
2．铁在热的稀硝酸中反应，其主要还原产物为N2O，而在冷的稀硝酸中反应，其主要还原产物为NO，当溶液更稀时，其主要还原产物是NH4+。请分析下图，回答有关问题：
（5）硝酸工业制备中的多步计算
1．氨氧化制硝酸时，如果由氨制成NO的产率96%，由NO制成硝酸的产率是93%。10t
氨可制备多少吨50%的硝酸？（答案：65.46吨）
2．如果化肥厂用NH3制NH4NO3，已知由氨制成NO的产率96%，由NO制成硝酸的产率是92%，利用反应NH3+HNO3=NH4NO3。则制HNO3所用去的NH3质量占总消耗NH3的质量分数为 53.1%
3．某化肥厂用NH3制HNO3再进一步制NH4NO3。已知：由NH3制HNO3的产率88%；
由NH3与HNO3反应制NH4NO3时的产率为98%；若用100tNH3制NH4NO3时，用于制
HNO3的氨为 53.2 t,可制出NH4NO3 215.9 t。
实验
1．用如下图所示的简易装置可以进行气体的发生和收集。
⑴实验前应如何检查装置的气密性？
⑵拔开试管a的橡皮塞，加入10mL6mol/L稀硝酸和1g薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。反应开始时速率缓慢，逐渐加快。请写出在试管a中发生的所有反应的化学方程式。
2．
下图所示装置是某种气体X的发生装置和收集装置（必要时可加热）。所用的试剂从下列试剂中选取2~3种：硫化亚铁、二氧化锰、铜屑、氯化铵、稀硝酸、浓盐酸、蒸馏水。请回答下列问题：
⑴气体X的化学式是
⑵所选药品a是 ，b是 ，装置B的作用是 。
⑶用所选药品发生反应生成X时，离子方程式是 。
⑷在反应刚开始时A中的主要现象是 。
3． 如图（图中有部分仪器未画出），有一容积为300mL的注射器，与蒸馏烧瓶（500mL）相连，烧瓶中有0.384gCu片，现向烧瓶中加入18mL2.5mol/L的稀硝酸溶液，并立即用锡箔包住的橡皮塞封住瓶口。
 |
⑴欲提高Cu和稀HNO3的反应速率，可采取多种不同的措施：
①若采用加入化学试剂的方法，可加入
A．水 B．无水醋酸钠 C．铂丝 D．硝酸锌
②若用升高温度的方法，还需用到的仪器有
⑵橡皮塞用锡箔包住的原因是
⑶反应开始后，烧瓶中可观察到的现象主要有① ②
③ 。
⑷停止反应后，轻轻推拉注射器活塞，使气体与气体、气体与液体皆充分反应。若忽略液体体积的变化，最终溶液中NO3—的物质的量浓度与开始时相比
A．不变 B．变大 C．变小 D．无法确定
4． (2004天津一摸)为了验证铜与稀硝酸反应生成的气体为一氧化氮。某学生实验小组利用下图所示装置（加热及固定装置均已略去），设计了两个实验方案。其中E是用于鼓入空气的双连打气瓶。
方案一：A为H2的气体发生装置
⑴实验仪器连接完毕，关闭活塞K，如何检查 B C装置的气密性？
⑵实验开始时，首先要在试管C处检查H2的纯度，其目的是：
⑶为验证铜与稀硝酸反应生成的气体为一氧化氮，反应一段时间后，由E向试管D中鼓入空气，可观察到的现象是 ，产生上述现象的原因是（用化学方程式表示） 。
⑷试管C中盛有的是NaOH溶液，作用是 。
方案二：A为CO2的气体发生装置
⑴装置A中发生反应的化学方程式为 。
⑵实验开始时，要使整个装置充满二氧化碳气体，图中需进行改进的装置是（填序号）若无其他任何可选仪器，你认为合理的改进措施是 。
⑶若试管C中盛有的是澄清石灰水，反应过程中在该溶液中观察到的现象是 。
5．（2004第七次全国大联考）某教师用如图所示装置做有关“稀HNO3的氧化性及NO的性质”的课堂实验。其操作步骤如下：①检查装置的气密性；②在试管Ⅰ、Ⅱ的隔板上放置铜丝，撤去洗耳球，打开止水夹2、3，从1处漏斗加入稀硝酸，直至液面没及铜丝并与试管Ⅰ胶塞处相平；③关闭止水夹2、3，用酒精灯微热试管Ⅰ，当铜丝表面有气泡产生时，立即撤去酒精灯；④随着反应的进行，可以在试管Ⅰ上方观察到无色的NO，溶液渐显蓝色，生成的NO气体产生的压强促使硝酸沿着导管流入试管Ⅱ，当试管Ⅰ中的液面脱离铜丝时，反应停止；⑤稀硝酸流入试管Ⅱ，没及铜丝，微热试管Ⅱ，当铜丝表面有气泡产生时，立即撤去酒精灯；⑥当试管Ⅱ中有红棕色气体充满时，连接洗耳球，打开止水夹2；⑦实验结束后进行废气处理。试回答下列问题：
⑴检查装置气密性的方法及现象是 。
⑵步骤②中硝酸液面与试管Ⅰ胶塞处相平的目的是 。
⑶步骤③中发生反应的化学方程式为 。
⑷步骤⑥中红棕色气体产生的化学方程式为 ；连接洗耳球产生的结果是 ，其原因是 。