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人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物第3课时同步练习题
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物第3课时同步练习题，共15页。试卷主要包含了下列对硝酸的认识正确的是，8 ml B，酸雨是对pH小于5，下图所示是酸雨的形成示意图等内容，欢迎下载使用。
题组一 硝酸的性质
1.下列对硝酸的认识正确的是( )
A.浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性
B.铜与稀硝酸的反应属于置换反应
C.可用铝制或铁制容器盛装稀硝酸
D.在铜与浓硝酸的反应中,硝酸只体现氧化性,没有体现酸性
2.(2020河北石家庄高一开学考试)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.稀硝酸能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
3.(2021山东济南高一期末)下列各组离子能在溶液中大量共存的是( )
A.Na+、Fe2+、NO3-、H+
B.Na+、H+、HCO3-、NO3-
C.K+、NH4+、SO42-、OH-
D.H+、Cu2+、NO3-、SO42-
4.(2021山东烟台高一期末)下列事实不能说明浓硝酸氧化性比稀硝酸强的是( )
A.浓硝酸遇石蕊试液先变红后褪色,稀硝酸遇石蕊试液只变红不褪色
B.浓硝酸能与NO反应生成NO2,而稀硝酸不能与NO反应
C.浓硝酸在加热条件下可与碳单质反应,而稀硝酸则不能
D.足量的铜还原含1 ml HNO3的浓硝酸和稀硝酸转移电子数分别为NA和3NA
题组二 金属单质及化合物与硝酸反应的计算
5.(2021山东济宁高一期中)将64 g Cu完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮的氧化物(含NO、NO2)的混合物,这些气体恰好能被700 mL 2 ml/L NaOH溶液完全吸收,生成只含NaNO3和NaNO2的盐溶液,其中NaNO3的物质的量为( )
A.0.8 ml B.0.6 ml
C.0.4 ml D.0.2 ml
6.(2020黑龙江大庆高一月考)物质的量之比为2∶5的锌与HNO3反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌无剩余,则反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比为( )
A.1∶5 B.1∶4 C.2∶3 D.2∶5
题组三 酸雨及防治
7.(2021北京房山高一上期末)下列气体过量排放不会导致酸雨的是(深度解析)
A.SO2 B.CO2 C.NO2 D.NO
8.(2021广东中山高一下月考)酸雨是对pH小于5.6的降水的统称。下列说法错误的是( )
A.空气中的SO2溶于水,最终形成酸雨
B.工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
C.汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物
D.为了减少酸雨的形成,必须减少SO2的排放量,可对燃料进行脱硫处理
9.下图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。
(1)下列气体大量排放会导致酸雨的是 。
A.CO2 B.SO2 C.N2 D.NO2
(2)现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下:
分析数据,回答下列问题:
①雨水样品的pH变化的原因是
(用化学方程式表示)。
②如果将刚取样的上述雨水和自来水混合,pH将变 ,原因是
(用化学方程式表示)。
(3)下列措施中,可减少酸雨产生的途径有 (填字母)。
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫
④在已酸化的土壤中加生石灰 ⑤开发新能源
A.①②③ B.②③④⑤
C.①③⑤ D.①③④⑤
能力提升练
题组一 硝酸性质的综合应用与实验探究
1.(2021山东泰安高一期末,)有一瓶可能部分被氧化的Na2SO3溶液,某同学取少量此溶液,滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振荡后仍有白色沉淀。下列有关此实验的结论正确的是( )
A.Na2SO3已部分被空气中的氧气氧化
B.加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中一定含有BaSO4
C.加足量硝酸后的白色沉淀一定是BaSO4
D.此实验能确定Na2SO3是否部分被氧化
2.(2020辽宁省实验中学高一期中,)一定温度下,探究铜与稀HNO3的反应过程如图,下列说法不正确的是( )
A.步骤Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu+2NO3-+8H+ 3Cu2++2NO↑+4H2O
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可能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
3.()下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )
4.(2021河北衡水高一下月考,)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。
请回答有关问题:
(1)设计装置A的目的是 ;为达到此目的,应进行的操作是 。
(2)在完成(1)中的“操作”后,将装置B中铜丝插入稀硝酸,并微热,观察到装置B中的现象是 ;B中反应的离子方程式为 。
(3)装置E和F的作用是 ;为实现此作用,其操作方法是 。
(4)装置D的作用是 。
5.(2021北京十二中高一期中,)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按如图装置进行实验(夹持仪器已略去)。可选药品:稀硝酸、浓硝酸、浓硫酸、NaOH溶液、蒸馏水。
查阅资料:
A.浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO;
B.氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应。
(1)①中发生反应的离子方程式是 。
(2)②中发生反应的化学方程式是 。
(3)装置③~⑤中盛放的药品分别是③ 、④ 、⑤ 。
(4)Ⅱ的操作是 ,目的是 。
(5)该同学得出结论所依据的实验现象是 。
题组二 与图像相关的金属与硝酸反应的计算
6.(双选)()向200 mL 2 ml·L-1 HNO3溶液中,逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种),在此过程中,n(Fe2+)随n(Fe)的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L
B.向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象
C.图中a=0.15、b=0.1
D.当加入铁粉n ml时(0.17.(2021广东广州高一期中,)如图表示铁与不同密度硝酸反应时,还原产物百分比与硝酸密度的关系,下列说法不正确的是( )
A.一般来说,不同密度的硝酸与铁反应的还原产物不是单一的
B.用一定量的铁粉与足量HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L,则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 ml
C.硝酸的密度越大,其还原产物中高价态的成分所占比例越大
D.当硝酸的密度为1.36 g·mL-1时,反应的化学方程式为4Fe+18HNO3 4Fe(NO3)3+3NO↑+3NO2↑+9H2O
8.()向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是( )
A.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,BC段产生H2
B.A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4
C.原混合酸中NO3-物质的量为0.2 ml
D.原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2 ml·L-1
题组三 含氮化合物的转化及推断
9.(2021湖北武汉高一期中,)下列物质间的转化(其中A、B、C、D含同种元素,Y可以是纯净物,也可以是混合物,某些条件和产物已略去)如图所示。下列有关叙述中不正确的是( )
A.若A为硫单质,则Y可能是H2O2
B.若A为氮气,则D是硝酸
C.若B为一氧化氮,则A一定是氮气
D.若B为氧化钠,则D一定是氢氧化钠
10.(2021北京昌平高一上期末,)下图是氮元素形成物质的价—类二维图及氮循环的部分信息:
下列说法正确的是( )
①可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式
②可通过加氧化剂将e转化为f
③a→c→d→f这几个反应中,均发生了N元素被氧化的反应
④g只具有氧化性,还可能与碱发生反应
⑤可通过加Cu、C等还原剂,将f转化为d
⑥h可与f反应生成i
A.①③⑤⑥ B.①②③④ C.②③⑥ D.①④⑤
答案全解全析
基础过关练
1.A 硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,A正确;铜与稀硝酸发生反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,不属于置换反应,B错误;铝或铁在常温下遇到浓硝酸会发生钝化,所以可用铝制或铁制容器盛装浓硝酸,稀硝酸会与铝、铁发生反应,不能用铝制或铁制容器盛装稀硝酸,C错误;铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,其中硝酸部分被还原,体现氧化性,还有一部分未被还原,生成硝酸铜,体现酸性,D错误。
2.D 浓硝酸使紫色石蕊试液先变红,表现出酸性,后褪色,表现出强氧化性,A正确。不能用稀硝酸与锌反应制氢气,因为硝酸具有强氧化性,被锌还原生成氮氧化物等,而不生成氢气,B正确。要用棕色瓶盛装浓硝酸,因为浓硝酸具有不稳定性,见光易分解,C正确。稀硝酸能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去,硝酸表现出酸性,与氢氧化钠发生中和反应而使溶液碱性减弱,从而使溶液的红色褪去,D错误。
3.D 酸性条件下,NO3-具有强氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,A错误;H+和HCO3-反应生成CO2和H2O,B错误;NH4+和OH-反应生成NH3·H2O,C错误;四种离子相互之间不反应,能大量共存,D正确。
4.D 浓硝酸具有强氧化性,能将有色物质氧化,可以使石蕊试液先变红后褪色,而稀硝酸只能使石蕊试液变红,能够说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸;浓硝酸能将NO氧化成NO2,体现浓硝酸的强氧化性,而稀硝酸不能将NO氧化成NO2,说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸;浓硝酸在加热条件下能与碳单质反应,体现浓硝酸的强氧化性,而稀硝酸不与碳单质发生反应,说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸;不能从转移电子多少判断氧化性的强弱,因此足量的铜还原含1 ml HNO3的浓硝酸和稀硝酸转移电子数分别为NA和3NA,不能说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强。
5.C 铜和硝酸反应的过程中,铜还原硝酸生成氮氧化物,在NaOH溶液中氮氧化物又转化成NaNO2和NaNO3,则根据得失电子守恒可得2n(Cu)=2n(NaNO2),所以n(NaNO2)=n(Cu)=64 g64 g/ml=1 ml,根据钠原子守恒可知n(NaNO2)+n(NaNO3)=0.7 L×2 ml/L=1.4 ml,所以n(NaNO3)=1.4 ml-1 ml=0.4 ml。
6.B 设参加反应的Zn为2 ml、HNO3为5 ml,锌与硝酸反应时硝酸既表现酸性又表现氧化性,根据原子守恒和得失电子守恒,2 ml锌失去4 ml电子,生成2 ml锌离子,由于生成硝酸锌,则其结合的硝酸根离子是4 ml,剩余的1 ml硝酸被还原为N2O,得到4 ml电子,说明硝酸也全部反应,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是1∶4,反应的化学方程式为4Zn+10HNO3 4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O。
7.B 二氧化硫、氮氧化物是形成酸雨的主要物质,CO2的大量排放会导致“温室效应”,不会导致酸雨的形成。
知识拓展
酸雨是指pH小于5.6的降水,酸雨主要是由工业生产活动向大气中排放大量酸性物质造成的,我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的,多为硫酸型酸雨。此外各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。
8.B 二氧化硫与水反应生成亚硫酸,亚硫酸能被氧化为硫酸,从而形成酸雨,A正确;工业废水任意排放会造成水污染,与酸雨的形成无必然关联,B错误;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,C正确;燃料脱硫可减少二氧化硫的排放量,D正确。
9.答案 (1)BD
(2)①2H2SO3+O2 2H2SO4 ②小 Cl2+2H2O+SO2 H2SO4+2HCl(或H2SO3+HClO H2SO4+HCl)
(3)C
解析 (1)SO2、NO2大量排放会导致酸雨。(2)①酸雨的pH变小,其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化成H2SO4。②雨水和自来水混合,应考虑SO2与Cl2(或H2SO3与HClO)的反应,反应后生成H2SO4和HCl,因此雨水与自来水混合后溶液pH变小。
能力提升练
1.C 硝酸能与亚硫酸钡反应生成硫酸钡,则无法判断Na2SO3是否部分被空气中的氧气氧化,A错误;该实验不能判断亚硫酸钠是否被氧化,则加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中不能确定是否含有BaSO4,B错误;加足量硝酸后无论亚硫酸钠是否被氧气氧化,一定可以被硝酸氧化,则白色沉淀一定是BaSO4,C正确;此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化,D错误。
2.B 步骤Ⅰ的反应是Cu和稀HNO3的反应,离子方程式为3Cu+2NO3-+8H+ 3Cu2++2NO↑+4H2O,A正确;根据氮原子守恒,有一部分HNO3已转化为NO,故步骤Ⅲ中c(HNO3)不会增大,B错误;生成NO2后,反应速率加快,说明NO2可能对该反应具有催化作用,C正确;再抽入空气,NO和O2反应生成NO2,NO2和水反应生成HNO3,铜可以与HNO3继续反应而溶解,D正确。
3.B 稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量铁粉将Fe3+还原,最终得到Fe2+,滴入KSCN溶液不显红色,A错误;常温下,Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化,生成致密的氧化物保护膜阻止了反应进行,B正确;Al箔能与稀HNO3反应放出气体,C错误;用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上,一段时间后试纸褪色,D错误。
4.答案 (1)利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气排尽,避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰 打开K,且打开分液漏斗活塞,当装置C中产生白色沉淀时,关闭K
(2)铜丝表面有气泡产生,溶液变为蓝色 3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)验证有NO生成 将注射器F中的空气推入E中
(4)吸收多余的氮氧化物,防止污染空气并防倒吸
解析 (1)NO易被氧化为NO2,而装置中含有空气,利用CO2可以把装置中的空气排尽,则设计装置A的目的是利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气排尽,避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰;CO2能使澄清石灰水变浑浊,则根据装置结构可知为达到此目的,应进行的操作是打开K,且打开分液漏斗活塞,当装置C中产生白色沉淀时,关闭K。
(2)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO和水,所以观察到装置B中的现象是铜丝表面有气泡产生,溶液变为蓝色,反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O。
(3)可以将注射器中的空气推进E中,NO被空气氧化成红棕色的NO2,所以装置E和F的作用是验证有NO生成。
(4)氮氧化物是大气污染物,需要用氢氧化钠溶液吸收处理,球形干燥管还起到防倒吸的作用。
5.答案 (1)Cu+4H++2NO3- Cu2++2NO2↑+2H2O
(2)3NO2+H2O 2HNO3+NO
(3)稀硝酸 浓硝酸 氢氧化钠溶液
(4)打开弹簧夹,通一段时间N2,关闭弹簧夹 排出装置中的空气(或氧气)
(5)③中液面上方气体无色,④中液面上方气体变为红棕色
解析 (1)①中反应的化学方程式为Cu+4HNO3 Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,其离子方程式为Cu+4H++2NO3- Cu2++2NO2↑+2H2O。
(2)②中二氧化氮与水反应转化为NO,化学方程式为3NO2+H2O 2HNO3+NO。
(3)装置③中为稀硝酸,验证NO是否能被其氧化;装置④中为浓硝酸,验证NO是否能被其氧化;装置⑤中为NaOH溶液,用于尾气处理。
(4)根据题意,Ⅱ的操作为打开弹簧夹,通一段时间N2,关闭弹簧夹,其目的是排尽装置内的空气,防止干扰实验。
(5)通过Ⅲ可以发现,NO通过稀硝酸时无变化,通过浓硝酸时无色气体被氧化成红棕色气体,说明浓硝酸氧化性比稀硝酸强。
6.CD 硝酸与铁反应不生成氢气,A错误;c点处的溶液是硝酸亚铁溶液,若加入盐酸,H+、NO3-和Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+,溶液变为黄色,B错误;向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,硝酸的物质的量为0.4 ml,则消耗铁的物质的量为0.1 ml,b=0.1,生成硝酸铁0.1 ml,随后发生反应2Fe(NO3)3+Fe 3Fe(NO3)2,生成的硝酸亚铁为0.15 ml,则a=0.15,C正确;根据上述分析,当加入铁粉n ml时(0.17.B 根据题图可知,硝酸的密度不同,被还原产物的百分比不同,硝酸和Fe反应有多种含氮微粒生成,不同密度的硝酸与铁反应的还原产物都不是单一的,A正确;用一定量的铁粉与足量HNO3溶液反应,得到标准状况下的气体2.24 L,物质的量为0.1 ml,铁变为硝酸铁,反应生成的铁离子为0.1 ml,反应中表现酸性的硝酸为0.3 ml,参加反应的硝酸中还有一部分作氧化剂,因此参加反应的硝酸的物质的量大于0.3 ml,B错误;根据题图中还原产物的百分比随硝酸密度的变化可知,硝酸的密度越大,其还原产物中高价态的成分所占比例越大,C正确;当硝酸的密度为1.36 g·mL-1时,生成的NO和NO2物质的量相等,反应的化学方程式为4Fe+18HNO3 4Fe(NO3)3+3NO↑+3NO2↑+9H2O,D正确。
8.B 由题图可知,OA段铁少量,发生的反应为Fe+NO3-+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↑;最终消耗22.4 g Fe,溶液中溶质为FeSO4,根据Fe原子守恒可以计算n(FeSO4),进而计算硫酸的物质的量浓度。根据分析可知,A正确;A点时,NO3-被Fe全部还原为NO,因此溶液中不含NO3-,B错误;OA段消耗11.2 g Fe,即0.2 ml Fe,根据离子方程式Fe+NO3-+4H+ Fe3++NO↑+2H2O可知消耗的HNO3的物质的量为0.2 ml,因此原混合酸中NO3-物质的量为0.2 ml,C正确;最终消耗22.4 g Fe,即0.4 ml Fe,最后溶液中溶质为FeSO4,根据Fe原子守恒可得n(FeSO4)=0.4 ml,则n(H2SO4)=0.4 ml,原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为0.4ml0.2 L=2 ml·L-1,D正确。
9.C 若A为硫单质,则B为二氧化硫,C为三氧化硫,D为硫酸,二氧化硫具有还原性,H2O2具有氧化性,二者可发生氧化还原反应生成硫酸,A正确;若A为氮气,则B为一氧化氮,C为二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,故D是硝酸,B正确;若B为一氧化氮,氨气发生催化氧化可生成一氧化氮,则A可能为氨气,C错误;若B为氧化钠,则C为过氧化钠,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,故D一定是氢氧化钠,D正确。
10.A 根据物质类别及其与N元素化合价的关系可知:a是NH3、b是N2、c是NO、d是NO2、e是N2O5、f是HNO3、g是HNO2、h是NH3·H2O、i是铵盐,其中氮元素显-3价和+5价,则i为NH4NO3。在雷电作用下N2与O2反应产生NO,属于氮的固定,①正确;N2O5与水反应产生HNO3,反应过程中元素化合价不变,因此反应不需要加入氧化剂就可以实现,②错误;NH3与O2在催化剂存在条件下加热发生反应产生NO,NO与O2发生反应产生NO2,NO2与H2O反应产生HNO3、NO,均发生了N元素被氧化的反应,③正确;g是HNO2,属于酸,N元素化合价是+3价,属于中间价态,因此既具有氧化性,也具有还原性,同时也能与碱发生中和反应产生盐和水,④错误;d是NO2,f是HNO3,浓硝酸具有强氧化性,可与Cu、C等还原剂发生氧化还原反应产生NO2气体,将HNO3转化为NO2,⑤正确;f是HNO3,h是NH3·H2O,i是NH4NO3,HNO3与NH3·H2O发生反应产生NH4NO3和水,⑥正确。
测定时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.63
4.56
4.55
4.55
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3+
B
常温下,Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中
无明显现象
Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C
Al箔插入稀HNO3中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
D
用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上
试纸变蓝色
浓HNO3具有酸性
实验过程
实验现象
Ⅰ.检查装置的气密性
Ⅱ.
Ⅲ.打开分液漏斗活塞,将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中,关闭活塞
①中产生大量的红棕色气体,红棕色气体在②中转为无色,气体通过③后依然为无色,通过④后转为红棕色
题组一 硝酸的性质
1.下列对硝酸的认识正确的是( )
A.浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性
B.铜与稀硝酸的反应属于置换反应
C.可用铝制或铁制容器盛装稀硝酸
D.在铜与浓硝酸的反应中,硝酸只体现氧化性,没有体现酸性
2.(2020河北石家庄高一开学考试)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.稀硝酸能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
3.(2021山东济南高一期末)下列各组离子能在溶液中大量共存的是( )
A.Na+、Fe2+、NO3-、H+
B.Na+、H+、HCO3-、NO3-
C.K+、NH4+、SO42-、OH-
D.H+、Cu2+、NO3-、SO42-
4.(2021山东烟台高一期末)下列事实不能说明浓硝酸氧化性比稀硝酸强的是( )
A.浓硝酸遇石蕊试液先变红后褪色,稀硝酸遇石蕊试液只变红不褪色
B.浓硝酸能与NO反应生成NO2,而稀硝酸不能与NO反应
C.浓硝酸在加热条件下可与碳单质反应,而稀硝酸则不能
D.足量的铜还原含1 ml HNO3的浓硝酸和稀硝酸转移电子数分别为NA和3NA
题组二 金属单质及化合物与硝酸反应的计算
5.(2021山东济宁高一期中)将64 g Cu完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮的氧化物(含NO、NO2)的混合物,这些气体恰好能被700 mL 2 ml/L NaOH溶液完全吸收,生成只含NaNO3和NaNO2的盐溶液,其中NaNO3的物质的量为( )
A.0.8 ml B.0.6 ml
C.0.4 ml D.0.2 ml
6.(2020黑龙江大庆高一月考)物质的量之比为2∶5的锌与HNO3反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌无剩余,则反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比为( )
A.1∶5 B.1∶4 C.2∶3 D.2∶5
题组三 酸雨及防治
7.(2021北京房山高一上期末)下列气体过量排放不会导致酸雨的是(深度解析)
A.SO2 B.CO2 C.NO2 D.NO
8.(2021广东中山高一下月考)酸雨是对pH小于5.6的降水的统称。下列说法错误的是( )
A.空气中的SO2溶于水,最终形成酸雨
B.工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
C.汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物
D.为了减少酸雨的形成,必须减少SO2的排放量,可对燃料进行脱硫处理
9.下图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。
(1)下列气体大量排放会导致酸雨的是 。
A.CO2 B.SO2 C.N2 D.NO2
(2)现有雨水样品1份,每隔一段时间测定该雨水样品的pH,所得数据如下:
分析数据,回答下列问题:
①雨水样品的pH变化的原因是
(用化学方程式表示)。
②如果将刚取样的上述雨水和自来水混合,pH将变 ,原因是
(用化学方程式表示)。
(3)下列措施中,可减少酸雨产生的途径有 (填字母)。
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫
④在已酸化的土壤中加生石灰 ⑤开发新能源
A.①②③ B.②③④⑤
C.①③⑤ D.①③④⑤
能力提升练
题组一 硝酸性质的综合应用与实验探究
1.(2021山东泰安高一期末,)有一瓶可能部分被氧化的Na2SO3溶液,某同学取少量此溶液,滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,再加入足量稀硝酸,充分振荡后仍有白色沉淀。下列有关此实验的结论正确的是( )
A.Na2SO3已部分被空气中的氧气氧化
B.加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中一定含有BaSO4
C.加足量硝酸后的白色沉淀一定是BaSO4
D.此实验能确定Na2SO3是否部分被氧化
2.(2020辽宁省实验中学高一期中,)一定温度下,探究铜与稀HNO3的反应过程如图,下列说法不正确的是( )
A.步骤Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu+2NO3-+8H+ 3Cu2++2NO↑+4H2O
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可能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
3.()下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )
4.(2021河北衡水高一下月考,)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。
请回答有关问题:
(1)设计装置A的目的是 ;为达到此目的,应进行的操作是 。
(2)在完成(1)中的“操作”后,将装置B中铜丝插入稀硝酸,并微热,观察到装置B中的现象是 ;B中反应的离子方程式为 。
(3)装置E和F的作用是 ;为实现此作用,其操作方法是 。
(4)装置D的作用是 。
5.(2021北京十二中高一期中,)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按如图装置进行实验(夹持仪器已略去)。可选药品:稀硝酸、浓硝酸、浓硫酸、NaOH溶液、蒸馏水。
查阅资料:
A.浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO;
B.氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应。
(1)①中发生反应的离子方程式是 。
(2)②中发生反应的化学方程式是 。
(3)装置③~⑤中盛放的药品分别是③ 、④ 、⑤ 。
(4)Ⅱ的操作是 ,目的是 。
(5)该同学得出结论所依据的实验现象是 。
题组二 与图像相关的金属与硝酸反应的计算
6.(双选)()向200 mL 2 ml·L-1 HNO3溶液中,逐渐加入铁粉至过量(假设生成的气体只有一种),在此过程中,n(Fe2+)随n(Fe)的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.该过程中产生标准状况下的氢气4.48 L
B.向c点处的反应液中加入稀盐酸后无明显现象
C.图中a=0.15、b=0.1
D.当加入铁粉n ml时(0.1
A.一般来说,不同密度的硝酸与铁反应的还原产物不是单一的
B.用一定量的铁粉与足量HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L,则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 ml
C.硝酸的密度越大,其还原产物中高价态的成分所占比例越大
D.当硝酸的密度为1.36 g·mL-1时,反应的化学方程式为4Fe+18HNO3 4Fe(NO3)3+3NO↑+3NO2↑+9H2O
8.()向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是( )
A.OA段产生的是NO,AB段的反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,BC段产生H2
B.A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4
C.原混合酸中NO3-物质的量为0.2 ml
D.原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2 ml·L-1
题组三 含氮化合物的转化及推断
9.(2021湖北武汉高一期中,)下列物质间的转化(其中A、B、C、D含同种元素,Y可以是纯净物,也可以是混合物,某些条件和产物已略去)如图所示。下列有关叙述中不正确的是( )
A.若A为硫单质,则Y可能是H2O2
B.若A为氮气,则D是硝酸
C.若B为一氧化氮,则A一定是氮气
D.若B为氧化钠,则D一定是氢氧化钠
10.(2021北京昌平高一上期末,)下图是氮元素形成物质的价—类二维图及氮循环的部分信息:
下列说法正确的是( )
①可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式
②可通过加氧化剂将e转化为f
③a→c→d→f这几个反应中,均发生了N元素被氧化的反应
④g只具有氧化性,还可能与碱发生反应
⑤可通过加Cu、C等还原剂,将f转化为d
⑥h可与f反应生成i
A.①③⑤⑥ B.①②③④ C.②③⑥ D.①④⑤
答案全解全析
基础过关练
1.A 硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,A正确;铜与稀硝酸发生反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,不属于置换反应,B错误;铝或铁在常温下遇到浓硝酸会发生钝化,所以可用铝制或铁制容器盛装浓硝酸,稀硝酸会与铝、铁发生反应,不能用铝制或铁制容器盛装稀硝酸,C错误;铜与浓硝酸发生反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,其中硝酸部分被还原,体现氧化性,还有一部分未被还原,生成硝酸铜,体现酸性,D错误。
2.D 浓硝酸使紫色石蕊试液先变红,表现出酸性,后褪色,表现出强氧化性,A正确。不能用稀硝酸与锌反应制氢气,因为硝酸具有强氧化性,被锌还原生成氮氧化物等,而不生成氢气,B正确。要用棕色瓶盛装浓硝酸,因为浓硝酸具有不稳定性,见光易分解,C正确。稀硝酸能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去,硝酸表现出酸性,与氢氧化钠发生中和反应而使溶液碱性减弱,从而使溶液的红色褪去,D错误。
3.D 酸性条件下,NO3-具有强氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,A错误;H+和HCO3-反应生成CO2和H2O,B错误;NH4+和OH-反应生成NH3·H2O,C错误;四种离子相互之间不反应,能大量共存,D正确。
4.D 浓硝酸具有强氧化性,能将有色物质氧化,可以使石蕊试液先变红后褪色,而稀硝酸只能使石蕊试液变红,能够说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸;浓硝酸能将NO氧化成NO2,体现浓硝酸的强氧化性,而稀硝酸不能将NO氧化成NO2,说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸;浓硝酸在加热条件下能与碳单质反应,体现浓硝酸的强氧化性,而稀硝酸不与碳单质发生反应,说明浓硝酸的氧化性强于稀硝酸;不能从转移电子多少判断氧化性的强弱,因此足量的铜还原含1 ml HNO3的浓硝酸和稀硝酸转移电子数分别为NA和3NA,不能说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强。
5.C 铜和硝酸反应的过程中,铜还原硝酸生成氮氧化物,在NaOH溶液中氮氧化物又转化成NaNO2和NaNO3,则根据得失电子守恒可得2n(Cu)=2n(NaNO2),所以n(NaNO2)=n(Cu)=64 g64 g/ml=1 ml,根据钠原子守恒可知n(NaNO2)+n(NaNO3)=0.7 L×2 ml/L=1.4 ml,所以n(NaNO3)=1.4 ml-1 ml=0.4 ml。
6.B 设参加反应的Zn为2 ml、HNO3为5 ml,锌与硝酸反应时硝酸既表现酸性又表现氧化性,根据原子守恒和得失电子守恒,2 ml锌失去4 ml电子,生成2 ml锌离子,由于生成硝酸锌,则其结合的硝酸根离子是4 ml,剩余的1 ml硝酸被还原为N2O,得到4 ml电子,说明硝酸也全部反应,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是1∶4,反应的化学方程式为4Zn+10HNO3 4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O。
7.B 二氧化硫、氮氧化物是形成酸雨的主要物质,CO2的大量排放会导致“温室效应”,不会导致酸雨的形成。
知识拓展
酸雨是指pH小于5.6的降水,酸雨主要是由工业生产活动向大气中排放大量酸性物质造成的,我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的,多为硫酸型酸雨。此外各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。
8.B 二氧化硫与水反应生成亚硫酸,亚硫酸能被氧化为硫酸,从而形成酸雨,A正确;工业废水任意排放会造成水污染,与酸雨的形成无必然关联,B错误;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,C正确;燃料脱硫可减少二氧化硫的排放量,D正确。
9.答案 (1)BD
(2)①2H2SO3+O2 2H2SO4 ②小 Cl2+2H2O+SO2 H2SO4+2HCl(或H2SO3+HClO H2SO4+HCl)
(3)C
解析 (1)SO2、NO2大量排放会导致酸雨。(2)①酸雨的pH变小,其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化成H2SO4。②雨水和自来水混合,应考虑SO2与Cl2(或H2SO3与HClO)的反应,反应后生成H2SO4和HCl,因此雨水与自来水混合后溶液pH变小。
能力提升练
1.C 硝酸能与亚硫酸钡反应生成硫酸钡,则无法判断Na2SO3是否部分被空气中的氧气氧化,A错误;该实验不能判断亚硫酸钠是否被氧化,则加入BaCl2溶液后,生成的沉淀中不能确定是否含有BaSO4,B错误;加足量硝酸后无论亚硫酸钠是否被氧气氧化,一定可以被硝酸氧化,则白色沉淀一定是BaSO4,C正确;此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化,D错误。
2.B 步骤Ⅰ的反应是Cu和稀HNO3的反应,离子方程式为3Cu+2NO3-+8H+ 3Cu2++2NO↑+4H2O,A正确;根据氮原子守恒,有一部分HNO3已转化为NO,故步骤Ⅲ中c(HNO3)不会增大,B错误;生成NO2后,反应速率加快,说明NO2可能对该反应具有催化作用,C正确;再抽入空气,NO和O2反应生成NO2,NO2和水反应生成HNO3,铜可以与HNO3继续反应而溶解,D正确。
3.B 稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量铁粉将Fe3+还原,最终得到Fe2+,滴入KSCN溶液不显红色,A错误;常温下,Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化,生成致密的氧化物保护膜阻止了反应进行,B正确;Al箔能与稀HNO3反应放出气体,C错误;用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上,一段时间后试纸褪色,D错误。
4.答案 (1)利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气排尽,避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰 打开K,且打开分液漏斗活塞,当装置C中产生白色沉淀时,关闭K
(2)铜丝表面有气泡产生,溶液变为蓝色 3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)验证有NO生成 将注射器F中的空气推入E中
(4)吸收多余的氮氧化物,防止污染空气并防倒吸
解析 (1)NO易被氧化为NO2,而装置中含有空气,利用CO2可以把装置中的空气排尽,则设计装置A的目的是利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气排尽,避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰;CO2能使澄清石灰水变浑浊,则根据装置结构可知为达到此目的,应进行的操作是打开K,且打开分液漏斗活塞,当装置C中产生白色沉淀时,关闭K。
(2)稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、NO和水,所以观察到装置B中的现象是铜丝表面有气泡产生,溶液变为蓝色,反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O。
(3)可以将注射器中的空气推进E中,NO被空气氧化成红棕色的NO2,所以装置E和F的作用是验证有NO生成。
(4)氮氧化物是大气污染物,需要用氢氧化钠溶液吸收处理,球形干燥管还起到防倒吸的作用。
5.答案 (1)Cu+4H++2NO3- Cu2++2NO2↑+2H2O
(2)3NO2+H2O 2HNO3+NO
(3)稀硝酸 浓硝酸 氢氧化钠溶液
(4)打开弹簧夹,通一段时间N2,关闭弹簧夹 排出装置中的空气(或氧气)
(5)③中液面上方气体无色,④中液面上方气体变为红棕色
解析 (1)①中反应的化学方程式为Cu+4HNO3 Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,其离子方程式为Cu+4H++2NO3- Cu2++2NO2↑+2H2O。
(2)②中二氧化氮与水反应转化为NO,化学方程式为3NO2+H2O 2HNO3+NO。
(3)装置③中为稀硝酸,验证NO是否能被其氧化;装置④中为浓硝酸,验证NO是否能被其氧化;装置⑤中为NaOH溶液,用于尾气处理。
(4)根据题意,Ⅱ的操作为打开弹簧夹,通一段时间N2,关闭弹簧夹,其目的是排尽装置内的空气,防止干扰实验。
(5)通过Ⅲ可以发现,NO通过稀硝酸时无变化,通过浓硝酸时无色气体被氧化成红棕色气体,说明浓硝酸氧化性比稀硝酸强。
6.CD 硝酸与铁反应不生成氢气,A错误;c点处的溶液是硝酸亚铁溶液,若加入盐酸,H+、NO3-和Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+,溶液变为黄色,B错误;向硝酸中加入铁粉发生的反应为Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,硝酸的物质的量为0.4 ml,则消耗铁的物质的量为0.1 ml,b=0.1,生成硝酸铁0.1 ml,随后发生反应2Fe(NO3)3+Fe 3Fe(NO3)2,生成的硝酸亚铁为0.15 ml,则a=0.15,C正确;根据上述分析,当加入铁粉n ml时(0.1
8.B 由题图可知,OA段铁少量,发生的反应为Fe+NO3-+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↑;最终消耗22.4 g Fe,溶液中溶质为FeSO4,根据Fe原子守恒可以计算n(FeSO4),进而计算硫酸的物质的量浓度。根据分析可知,A正确;A点时,NO3-被Fe全部还原为NO,因此溶液中不含NO3-,B错误;OA段消耗11.2 g Fe,即0.2 ml Fe,根据离子方程式Fe+NO3-+4H+ Fe3++NO↑+2H2O可知消耗的HNO3的物质的量为0.2 ml,因此原混合酸中NO3-物质的量为0.2 ml,C正确;最终消耗22.4 g Fe,即0.4 ml Fe,最后溶液中溶质为FeSO4,根据Fe原子守恒可得n(FeSO4)=0.4 ml,则n(H2SO4)=0.4 ml,原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为0.4ml0.2 L=2 ml·L-1,D正确。
9.C 若A为硫单质,则B为二氧化硫,C为三氧化硫,D为硫酸,二氧化硫具有还原性,H2O2具有氧化性,二者可发生氧化还原反应生成硫酸,A正确;若A为氮气,则B为一氧化氮,C为二氧化氮,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,故D是硝酸,B正确;若B为一氧化氮,氨气发生催化氧化可生成一氧化氮,则A可能为氨气,C错误;若B为氧化钠,则C为过氧化钠,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,故D一定是氢氧化钠,D正确。
10.A 根据物质类别及其与N元素化合价的关系可知:a是NH3、b是N2、c是NO、d是NO2、e是N2O5、f是HNO3、g是HNO2、h是NH3·H2O、i是铵盐,其中氮元素显-3价和+5价,则i为NH4NO3。在雷电作用下N2与O2反应产生NO,属于氮的固定,①正确;N2O5与水反应产生HNO3,反应过程中元素化合价不变,因此反应不需要加入氧化剂就可以实现,②错误;NH3与O2在催化剂存在条件下加热发生反应产生NO,NO与O2发生反应产生NO2,NO2与H2O反应产生HNO3、NO,均发生了N元素被氧化的反应,③正确;g是HNO2,属于酸,N元素化合价是+3价,属于中间价态,因此既具有氧化性,也具有还原性,同时也能与碱发生中和反应产生盐和水,④错误;d是NO2,f是HNO3,浓硝酸具有强氧化性,可与Cu、C等还原剂发生氧化还原反应产生NO2气体,将HNO3转化为NO2,⑤正确;f是HNO3,h是NH3·H2O,i是NH4NO3,HNO3与NH3·H2O发生反应产生NH4NO3和水,⑥正确。
测定时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.63
4.56
4.55
4.55
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3+
B
常温下,Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中
无明显现象
Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C
Al箔插入稀HNO3中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
D
用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上
试纸变蓝色
浓HNO3具有酸性
实验过程
实验现象
Ⅰ.检查装置的气密性
Ⅱ.
Ⅲ.打开分液漏斗活塞,将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中,关闭活塞
①中产生大量的红棕色气体,红棕色气体在②中转为无色,气体通过③后依然为无色,通过④后转为红棕色
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