高三化学高考一轮复习《硝酸、含氮化合物的转化关系》+

PAGE硝酸、含氮化合物的转化关系一、选择题1．某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验，下列说法正确的是()实验操作(室温)及实验现象①将足量的铜粉加入1mL10mol·L－1HNO3中，溶液呈绿色，产生红棕色气体②将足量的铜粉加入100mL0.1mol·L－1HNO3中，溶液呈蓝色，产生无色气体③将足量的铁粉加入100mL0.1mol·L－1HNO3中，溶液呈浅绿色，无气体生成A．实验①中消耗的铜粉质量大于实验②B．实验②中产生的气体可用向上排空气法收集C．实验③中铁发生了钝化D．以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关2．(2024·河北唐山高三期末)向含xmolHNO3和ymolH2SO4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：下列有关说法正确的是()A．x＝0.2，y＝0.1B．a点之前的反应离子方程式为3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2OC．向b点所得溶液中加入Cu粉，最多可溶解1.92gD．反应至c点，可收集到气体4.48L(标准状况)3．合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法不正确的是()A．合成氨采用400～500℃是为了提高原料转化率和反应速率B．湿润的淀粉­KI试纸不可以鉴别气体2和溴蒸气C．生成固体1的化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4ClD．1L气体1、2的混合气与1LNH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积比为1∶14．部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示，下列推断不合理的是()A．可以通过化合反应生成cB．工业上通过a→b→c→d→e来制备HNO3C．浓的a′溶液和浓的c′溶液反应可以得到b′D．加热d′的固态钾盐可以产生O25．下列有关硝酸的说法正确的是()A．工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量NO而略显黄色B．硝酸是一种氧化性很强的酸，可以与金、铂等金属反应C．将木炭放入浓硝酸中，可立即观察到有气泡生成D．工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸6．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少B．反应中转移的电子总数稀硝酸少C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去最好，因反应速率快D．两者用排水法收集的气体的体积相同7．(2024·福建莆田二模)工业上利用银块制取硝酸银及硝酸银的有关性质如图所示。下列说法错误的是()A．反应器中若增大硝酸浓度，生成NOx总量将减少B．操作②为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥C．硝酸银固体应保存在棕色瓶中D．X是氧气8．(2024·上海二模)有关浓硝酸与浓硫酸的对比错误的是()A．在加热条件下都能将碳氧化成二氧化碳B．常温下都能用铁制或铝制容器盛放C．长期露置在空气中，溶质质量分数都会变小D．用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近都会有白烟生成9．将铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是()A．FeCl3 B．NaClC．KNO3 D．Cu(NO3)210．(2024·上海金山二模)自然界中氮的部分循环过程如图，有关说法正确的是()A．过程①和②均属于自然固氮B．X→Y发生化合反应C．NH3→N发生氧化还原反应D．若为硫循环，X在空气中点燃可得Y11．足量铜溶于一定量浓硝酸，产生NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体若与1.12LO2(标准状况)混合后通入水中，气体被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5mol·L－1H2SO4溶液100mL，则继续溶解的Cu的质量为()A．6.4g B．9.6gC．19.2g D．24g二、非选择题12．氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题：(1)下列有关NH3的说法中，不正确的是________(填字母)。A．工业合成NH3需要在高温、高压、催化剂下进行B．NH3可用来生产碳铵和尿素等化肥C．NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥D．NH3受热易分解，须置于冷暗处保存(2)NH3易溶于水，标准状况下，用充满NH3的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为________mol·L－1。(3)氨气燃烧的化学方程式为________________________________________________。(4)HNO3是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的________性。(5)“吸收塔”尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的破坏作用，通常用以下两种方法处理：①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO2反应的原理为Na2CO3＋2NO2=NaNO3＋________＋CO2(请填写完成化学方程式)。②氨转化法。已知7mol氨恰好能将含NO和NO2共6mol的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为________，若用通式NOx表示氮氧化物，则每摩尔氨可将________mol的NOx转化为N2。13．某小组探究Cu与HNO3反应，发现有趣的现象。室温下，溶液A遇铜片立即产生气泡，而相同条件下3mol·L－1稀硝酸(溶液B)遇铜片短时间内无明显变化，一段时间后才有少量气泡产生。(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式：___________________________________________________________________________________________________________________。(2)分析溶液A的成分后，同学们探究溶液A与铜片能够立即发生反应的原因。①假设1：________对该反应有催化作用。实验验证：向B中加入少量硝酸铜，溶液呈浅蓝色，放入铜片，没有明显变化。结论：假设1不成立。②假设2：NO2对该反应有催化作用。方案1：向放有铜片的B中通入少量NO2，铜片表面立即产生气泡，反应持续进行。有同学认为应补充对比实验：向放有铜片的B中加入数滴5mol·L－1硝酸，无明显变化。补充该实验的目的是__________________________________________________________________________________________________________________________________。方案2：向A中鼓入N2数分钟得溶液C。相同条件下，铜片与A、B、C溶液的反应速率：v(A)＞v(C)＞v(B)。该实验能够证明假设2成立的理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③经检验，A溶液中还含有少量HNO2。实验证明HNO2也对该反应有催化作用，操作和现象是：向含有铜片的B溶液中_______________________________________________。结论：NO2和HNO2对铜与硝酸的反应都有催化作用。(3)请推测Cu与稀硝酸反应中NO2和HNO2参与的可能催化过程：①Cu＋2NO2＋2H＋=Cu2＋＋2HNO2②________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________。14．硝酸铁是一种工业和医药行业常用的原料，用作媒染剂、铜着色剂等。Fe(NO3)3·9H2O是浅紫色晶体，易溶于水、乙醇和丙酮。Ⅰ.利用稀硝酸和铁屑制备硝酸铁。目前常见的生产流程如图所示。(1)反应釜中原料是稀硝酸和细铁屑，反应的离子方程式是____________________。硝酸需要过量，原因是________________________________________________。(2)NOx会污染空气，不能随意排放，浓缩池中也会产生NO2，请用化学用语解释产生NO2的原因___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)冷却结晶后的硝酸铁晶体，最适宜用下列哪种试剂进行洗涤________。A．水 B．四氯化碳C．20%稀硝酸 D．乙醇Ⅱ.利用工业废水制备硝酸铁。不锈钢酸洗废液中含有大量Fe、Cr、Ni等金属离子，可对不锈钢酸洗废液中的各金属元素进行分离，并利用分离的含铁物质制备硝酸铁，同时回收其他金属。已知：①Cr(OH)3是两性氢氧化物。②各金属离子沉淀的pH范围如下表所示：Fe3＋Cr3＋Ni2＋开始沉淀pH1.54.66.7完全沉淀pH3.26.99.5(4)分离出Fe3＋适宜的pH范围是________。(5)请设计实验，继续从废液中分别分离出Cr元素和Ni元素____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。硝酸、含氮化合物的转化关系一、选择题1．某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组实验，下列说法正确的是()实验操作(室温)及实验现象①将足量的铜粉加入1mL10mol·L－1HNO3中，溶液呈绿色，产生红棕色气体②将足量的铜粉加入100mL0.1mol·L－1HNO3中，溶液呈蓝色，产生无色气体③将足量的铁粉加入100mL0.1mol·L－1HNO3中，溶液呈浅绿色，无气体生成A．实验①中消耗的铜粉质量大于实验②B．实验②中产生的气体可用向上排空气法收集C．实验③中铁发生了钝化D．以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关C[A项，实验①反应后溶液呈绿色，产生红棕色气体，发生反应Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，实验②反应后溶液呈蓝色，产生无色气体，发生反应3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，①与②中硝酸的物质的量相等，故实验①中消耗的铜粉质量小于实验②，故A错误；B项，实验②中生成一氧化氮气体，一氧化氮易与氧气反应，故不能用排空气法收集，故B错误；C项，实验③反应后溶液呈浅绿色，无气体生成，故铁发生了钝化，故C正确；D项，根据实验①②可得浓硝酸生成二氧化氮、稀硝酸生成一氧化氮，但是与活泼性无关，故D错误。]2．(2024·河北唐山高三期末)向含xmolHNO3和ymolH2SO4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：下列有关说法正确的是()A．x＝0.2，y＝0.1B．a点之前的反应离子方程式为3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2OC．向b点所得溶液中加入Cu粉，最多可溶解1.92gD．反应至c点，可收集到气体4.48L(标准状况)C[A.由分析知，硝酸根在Oa段完全反应转化为NO，由得失电子守恒，得3n(NO)＝3n(Fe3＋，Oa)，故n(NO)＝0.1mol，由N元素守恒知，n(HNO3)＝n(NO)＝0.1mol，由Fe3＋反应生成的Fe2＋物质的量n1＝eq\f(3n（Fe3＋）,2)＝0.15mol，则由H＋与Fe反应生成的Fe2＋物质的量n2＝0.2mol－0.15mol＝0.05mol，对应H＋物质的量＝2n2＝0.1mol，Oa段反应为：Fe＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，知该段消耗的H＋物质的量＝4n(Fe3＋，Oa)＝0.4mol，故溶液中原来共有H＋物质的量＝0.4mol＋0.1mol＝0.5mol，则n(H2SO4)＝eq\f(0.5－n（HNO3）,2)＝eq\f(0.5－0.1,2)mol＝0.2mol，故x＝0.1，y＝0.2，A错误；B.由分析知，a点之前，Fe被氧化为Fe3＋，对应离子方程式为Fe＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，B错误；C.b点对应溶液中Fe2＋与Fe3＋物质的量相等，设反应的Fe3＋为xmol，由反应比例2Fe3＋～3Fe2＋，知此时生成的Fe2＋物质的量为1.5xmol，则1.5x＝0.1－x，解得x＝0.04mol，故此处溶液中还剩Fe3＋物质的量＝0.1mol－0.04mol＝0.06mol，由反应Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋，知此时最多可溶解的Cu物质的量＝eq\f(n（Fe3＋）,2)＝eq\f(0.06mol,2)＝0.03mol，对应质量＝0.03mol×64g/mol＝1.92g，C正确；D.Oa段生成气体NO物质的量n(NO)＝0.1mol，由A选项分析知，由H＋与Fe反应生成的Fe2＋物质的量n2＝0.2mol－0.15mol＝0.05mol，生成H2的物质的量n(H2)＝n(Fe2＋)＝0.05mol，故整个过程共产生气体0.15mol，标准状况下对应体积＝0.15mol×22.4L/mol＝3.36L，D错误。]3．合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类，请结合图示判断下列说法不正确的是()A．合成氨采用400～500℃是为了提高原料转化率和反应速率B．湿润的淀粉­KI试纸不可以鉴别气体2和溴蒸气C．生成固体1的化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4ClD．1L气体1、2的混合气与1LNH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，混合气中二者的体积比为1∶1A[由题图可知，气体1为NO，气体2为NO2，NO2与水反应生成硝酸，固体1为NaHCO3，NaHCO3受热分解生成固体2，固体2为Na2CO3；1LNO、NO2的混合气体与1LNH3在一定条件下转化为对环境无害的物质，反应方程式为2NH3＋NO＋NO2eq\o(=,\s\up7(催化剂))2N2＋3H2O，NO、NO2的体积比等于化学计量数之比，为1∶1，故D正确。温度影响化学反应速率及化学平衡，合成氨反应的化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ/mol，在400～500℃的高温时，催化剂的催化活性最强，同时升高温度，虽然不利于平衡向正反应方向移动，不能改变原料转化率，但能增大反应速率，缩短达到平衡的时间，故A错误。]4．部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示，下列推断不合理的是()A．可以通过化合反应生成cB．工业上通过a→b→c→d→e来制备HNO3C．浓的a′溶液和浓的c′溶液反应可以得到b′D．加热d′的固态钾盐可以产生O2B[A.氮气和氧气可以在高温或放电条件下通过化合反应生成NO，故A正确；B.工业上通过4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O，2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，即a→c→d→e来制备HNO3，故B错误；C.可通过反应2HCl(浓)＋NaClO=Cl2↑＋H2O＋NaCl得到氯气，故C正确；D.氯酸钾受热分解2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑，可以产生O2，故D正确。]5．下列有关硝酸的说法正确的是()A．工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量NO而略显黄色B．硝酸是一种氧化性很强的酸，可以与金、铂等金属反应C．将木炭放入浓硝酸中，可立即观察到有气泡生成D．工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸D[A项，工业硝酸的质量分数约为69%，常因溶有少量NO2而略显黄色，而不是NO，故A错误；B项，硝酸是一种氧化性很强的酸，和很多金属(除金、铂)反应，故B错误；C项，将木炭放入浓硝酸中，由于木炭的活泼性较弱，反应速率很慢，不能立即观察到有气泡生成，中学阶段一般理解为要加热才反应，故C错误；D项，工业制备硝酸第三步为用水吸收二氧化氮生成硝酸，发生3NO2＋H2O=2HNO3＋NO反应，故D正确。]6．将相同质量的铜分别与足量的浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是()A．硝酸浓度越大消耗的硝酸越少，产生的有毒气体也越少B．反应中转移的电子总数稀硝酸少C．试管内壁上的铜用浓硝酸除去最好，因反应速率快D．两者用排水法收集的气体的体积相同D[铜完全反应，在进行相关计算时以铜为标准，等质量的铜在反应中失去的电子数相同，生成的Cu(NO3)2的量相同，浓硝酸被还原为NO2，氮元素价态由＋5价降到＋4价，每个氮原子只得1个电子，稀HNO3被还原时每个氮原子得到3个电子，故被还原的浓硝酸多、稀硝酸少，生成的NO2也比生成的NO多，用排水法收集气体时，NO2溶于水，发生反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，由得失电子守恒可知，故两种情况收集到的气体一样多。]7．(2024·福建莆田二模)工业上利用银块制取硝酸银及硝酸银的有关性质如图所示。下列说法错误的是()A．反应器中若增大硝酸浓度，生成NOx总量将减少B．操作②为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥C．硝酸银固体应保存在棕色瓶中D．X是氧气A[A.已知Ag＋2HNO3(浓)=AgNO3＋NO2↑＋H2O，3Ag＋4HNO3(稀)=3AgNO3＋NO↑＋2H2O可知反应器中若增大硝酸浓度，生成NOx总量将增大，A错误；B.由于AgNO3受热易分解，故操作②为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，B正确；C.由于AgNO3见光易分解，硝酸银固体应在棕色瓶中避光保存，C正确；D.已知反应：2AgNO3eq\o(=,\s\up7(光照))2Ag＋2NO2↑＋O2↑，故X是氧气，D正确。]8．(2024·上海二模)有关浓硝酸与浓硫酸的对比错误的是()A．在加热条件下都能将碳氧化成二氧化碳B．常温下都能用铁制或铝制容器盛放C．长期露置在空气中，溶质质量分数都会变小D．用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近都会有白烟生成D[A.浓硝酸与浓硫酸具有强氧化性，加热时可与C反应，对应方程式为：C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，A正确；B.常温下，浓硝酸与浓硫酸都能使铁或铝钝化，所以可以用铁制或铝制容器盛放浓硝酸与浓硫酸，B正确；C.长期露置在空气中，浓硫酸具有吸水性，溶剂增多，所以溶质质量分数会变小，浓硝酸具有挥发性，溶质会减少，所以溶质质量分数会变小，C正确；D.浓硝酸有挥发性，用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近会有白烟生成，而浓硫酸难挥发，不会产生白烟，D错误。]9．将铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是()A．FeCl3 B．NaClC．KNO3 D．Cu(NO3)2B[A项离子反应方程式为2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋，铜粉溶解；C、D项离子反应方程式均为8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3Cu=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，铜粉溶解；B项不反应。]10．(2024·上海金山二模)自然界中氮的部分循环过程如图，有关说法正确的是()A．过程①和②均属于自然固氮B．X→Y发生化合反应C．NH3→N发生氧化还原反应D．若为硫循环，X在空气中点燃可得YB[A.自然固氮指的是大自然通过闪电释放的能量将空气中的氮气转化为含氮化合物或通过豆科植物的根瘤菌将氮气转化成氨，所以过程②可能是自然固氮，但是过程①不是，A错误；B.X→Y发生的反应为2NO＋O2=2NO2，反应物有两种，生成物只有一种，是化合反应，B正确；C.从自然界中氮的部分循环过程图，不难发现NH3→N的过程并未发生化合价的改变，所以不是氧化还原反应，C错误；D.若为硫循环，X为SO2，Y为SO3，X→Y的反应为2SO2＋O22SO3，X在空气中点燃不可能得到Y，D错误。]11．足量铜溶于一定量浓硝酸，产生NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体若与1.12LO2(标准状况)混合后通入水中，气体被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5mol·L－1H2SO4溶液100mL，则继续溶解的Cu的质量为()A．6.4g B．9.6gC．19.2g D．24gC[设原来溶解的Cu的物质的量为x，Cu失去的电子被N元素得到生成氮的氧化物，这些氮的氧化物再与O2、H2O反应生成HNO3，可看成Cu失电子，O2得电子，则根据得失电子守恒可知，设Cu的物质的量为xmol，2x＝eq\f(1.12L,22.4L·mol－1)×4，解得x＝0.1mol，所以原所得溶液中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的物质的量为0.2mol；3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O1mol0.2molH＋过量，所以继续溶解的Cu的质量为eq\f(0.2mol,2)×3×64g·mol－1＝19.2g。]二、非选择题12．氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题：(1)下列有关NH3的说法中，不正确的是________(填字母)。A．工业合成NH3需要在高温、高压、催化剂下进行B．NH3可用来生产碳铵和尿素等化肥C．NH3可用浓硫酸或无水氯化钙干燥D．NH3受热易分解，须置于冷暗处保存(2)NH3易溶于水，标准状况下，用充满NH3的烧瓶做喷泉实验，水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为________mol·L－1。(3)氨气燃烧的化学方程式为________________________________________________。(4)HNO3是一种重要的化工原料，工厂生产出的浓硝酸可用铝槽车或铁槽车来运输。在常温下能使铝、铁钝化，说明浓硝酸具有很强的________性。(5)“吸收塔”尾部会有含NO、NO2等氮氧化物的尾气排出，为消除它们对环境的破坏作用，通常用以下两种方法处理：①纯碱溶液吸收法。纯碱溶液与NO2反应的原理为Na2CO3＋2NO2=NaNO3＋________＋CO2(请填写完成化学方程式)。②氨转化法。已知7mol氨恰好能将含NO和NO2共6mol的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为________，若用通式NOx表示氮氧化物，则每摩尔氨可将________mol的NOx转化为N2。解析：(1)A项，工业合成NH3的反应条件是高温、高压、催化剂，正确；B项，NH3可与碳酸等反应生成碳铵等，也可以与二氧化碳反应生成尿素，正确；C项，NH3可与硫酸或氯化钙发生化合反应，不正确；D项，NH3不易分解，不正确。(2)水充满整个烧瓶后所形成溶液的物质的量浓度为eq\f(1,22.4)mol·L－1≈0.045mol·L－1。(3)氨气燃烧的化学方程式为4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2N2＋6H2O。(4)在常温下浓硝酸能使铝、铁钝化，说明其具有很强的氧化性。(5)①纯碱溶液与NO2反应的原理为Na2CO3＋2NO2=NaNO3＋NaNO2＋CO2。根据质量守恒定律可知，除NaNO3和CO2外，另一种产物为NaNO2。②7mol氨失去21mol电子，根据题意和得失电子守恒可得n(NO)＋n(NO2)＝6mol，2n(NO)＋4n(NO2)＝21mol，解得n(NO)＝1.5mol，n(NO2)＝4.5mol，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3，若用通式NOx表示氮氧化物，反应过程中NOx分子得到2xe－，则每摩尔氨可将eq\f(3,2x)mol的NOx转化为N2。答案：(1)CD(2)eq\f(1,22.4)(或0.045)(3)4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2N2＋6H2O(4)氧化(5)①NaNO2②1∶3eq\f(3,2x)13．某小组探究Cu与HNO3反应，发现有趣的现象。室温下，溶液A遇铜片立即产生气泡，而相同条件下3mol·L－1稀硝酸(溶液B)遇铜片短时间内无明显变化，一段时间后才有少量气泡产生。(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式：___________________________________________________________________________________________________________________。(2)分析溶液A的成分后，同学们探究溶液A与铜片能够立即发生反应的原因。①假设1：________对该反应有催化作用。实验验证：向B中加入少量硝酸铜，溶液呈浅蓝色，放入铜片，没有明显变化。结论：假设1不成立。②假设2：NO2对该反应有催化作用。方案1：向放有铜片的B中通入少量NO2，铜片表面立即产生气泡，反应持续进行。有同学认为应补充对比实验：向放有铜片的B中加入数滴5mol·L－1硝酸，无明显变化。补充该实验的目的是__________________________________________________________________________________________________________________________________。方案2：向A中鼓入N2数分钟得溶液C。相同条件下，铜片与A、B、C溶液的反应速率：v(A)＞v(C)＞v(B)。该实验能够证明假设2成立的理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③经检验，A溶液中还含有少量HNO2。实验证明HNO2也对该反应有催化作用，操作和现象是：向含有铜片的B溶液中_______________________________________________。结论：NO2和HNO2对铜与硝酸的反应都有催化作用。(3)请推测Cu与稀硝酸反应中NO2和HNO2参与的可能催化过程：①Cu＋2NO2＋2H＋=Cu2＋＋2HNO2②________________________________________________________________________。③________________________________________________________________________。解析：(2)①由实验设计和实验结论可知，假设1为铜离子对铜与硝酸的反应有催化作用；②由假设2可知，方案1设计的目的是通过向含有铜片的B溶液中通入二氧化氮，反应速率明显加快，而含有铜片的B溶液中滴入稀硝酸，反应无明显变化证明二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸浓度增大对铜与硝酸的反应速率加快无影响；方案2设计的目的是通过向含有铜片的A溶液中通入氮气排出溶液中的二氧化氮，降低溶液中二氧化氮的浓度得到溶液中二氧化氮浓度大的A、二氧化氮浓度小的C和没有二氧化氮的B三组对比实验，由反应速率v(A)＞v(C)＞v(B)证明二氧化氮的浓度越大，对铜与硝酸的反应催化效果越好，从而说明二氧化氮对铜与硝酸的反应有催化作用；③由实验目的可知，向含有铜片的B溶液中加入亚硝酸钠后，亚硝酸钠与溶液中的硝酸反应生成亚硝酸，亚硝酸浓度增大，若铜片上立即生成气泡，反应持续进行证明亚硝酸对铜与硝酸的反应有催化作用；(3)由铜与稀硝酸反应的方程式和反应①可知，若二氧化氮和亚硝酸参与反应，反应②和③中硝酸和亚硝酸应是反应的反应物，一氧化氮和二氧化氮是反应的生成物，则反应②可能为硝酸与亚硝酸反应生成二氧化氮和水，反应③可能为亚硝酸分解生成一氧化氮、二氧化氮和水或铜与硝酸、亚硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式为NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋HNO2＋H＋=2NO2＋H2O、2HNO2=NO＋NO2＋H2O(或Cu＋2HNO2＋2H＋=Cu2＋＋2NO＋2H2O等)。答案：(1)3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(2)①Cu2＋②排除通NO2带来的硝酸浓度增大的影响鼓入N2可以带走溶液中的NO2，因此三份溶液中NO2的浓度A＞C＞B，反应速率随NO2浓度降低而减慢，说明NO2对该反应有催化作用③加入少量的NaNO2，B中铜片上立即生成气泡，反应持续进行(3)②NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋HNO2＋H＋=2NO2＋H2O③2HNO2=NO＋NO2＋H2O(或Cu＋2HNO2＋2H＋=Cu2＋＋2NO＋2H2O等)14．硝酸铁是一种工业和医药行业常用的原料，用作媒染剂、铜着色剂等。Fe(NO3)3·9H2O是浅紫色晶体，易溶于水、乙醇和丙酮。Ⅰ.利用稀硝酸和铁屑制备硝酸铁。目前常见的生产流程如图所示。(1)反应釜中原料是稀硝酸和细铁屑，反应的离子方程式是____________________。硝酸需要过量，原因是________________________________________________。(2)NOx会污染空气，不能随意排放，浓缩池中也会产生NO2，请用化学用语解释产生NO2的原因___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)冷却结晶后的硝酸铁晶体，最适宜用下列哪种试剂进行洗涤________。A．水