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第五章复习提升-2022版化学必修第二册人教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份第五章复习提升-2022版化学必修第二册人教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共13页。
本章复习提升
易混易错练
易错点1 混淆二氧化硫的漂白性与还原性
1.(2021黑龙江鹤岗一中高一期中,)下列叙述正确的是 ( )
①SO2排放到空气中会形成pH=5.6的酸雨;②SO2使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色是因为SO2有漂白性;③SO2有漂白性,湿润的氯气也有漂白性,若将SO2和Cl2以等物质的量混合后通入品红溶液中,一定褪色更快;④葡萄酒中通常添加适量的SO2,既可以杀菌,又可防止葡萄酒中的一些成分被氧化;⑤少量SO2通入Ba(OH)2溶液中,有白色沉淀生成,加入稀硝酸最终沉淀将全部溶解;⑥燃煤中加入适量石灰石,可减少废气中二氧化硫的含量
A.①② B.③⑤ C.④⑥ D.①③⑥
2.()将SO2分别通入下列五种溶液中:
回答下列问题:
(1)试管①中的实验现象:酸性KMnO4溶液 ,证明SO2具有 性。
(2)试管②中的实验现象:溶液 ,证明SO2具有 性。
(3)试管③中的实验现象:溶液 ,证明SO2能与NaOH发生反应,写出该反应的离子方程式: 。
(4)试管④中能产生 沉淀,该沉淀是 。
(5)试管⑤中能产生白色沉淀,该沉淀是 。
易错点2 忽略浓硫酸的特性而出错
3.()下列有关浓硫酸的叙述正确的是 ( )
①浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化
②浓硫酸与铜加热反应后,若铜片有剩余,则硫酸完全反应
③浓硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖炭化
④浓硫酸与铜加热反应后,铜片有剩余,向反应后的溶液中再加入铁片,会有氢气生成
⑤浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨气、氢气等气体
⑥浓硫酸与铁加热反应后,铁片有剩余,生成的气体除水蒸气外只有SO2
⑦浓硫酸具有强氧化性,常温下能与Cu发生剧烈反应
⑧浓硫酸具有强氧化性,SO2具有还原性,所以浓硫酸不能干燥SO2
⑨向5 mL 18 mol·L-1的浓硫酸中加入足量Cu并加热使其充分反应,被还原的H2SO4和生成的SO2气体均小于0.045 mol
A.①②⑤ B.①④⑨
C.⑥⑦⑧ D.③④⑨
易错点3 忽视酸性条件下NO3-具有强氧化性
4.()往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是 ( )
A.前者基本没有改变,后者变黄色
B.前者变黄色,后者也变黄色
C.前者变黄色,后者基本没有改变
D.前者、后者都基本没有改变
5.(2021天津耀华中学高一期中,)下列离子方程式中正确的是 ( )
A
过量的SO2通入氨水中
SO2+OH- HSO3-
B
水玻璃(硅酸钠水溶液)在空气中长期放置变浑浊
SiO32-+CO2+H2O H2SiO3↓+CO32-
C
二氧化硫使碘水褪色
SO2+I2+2H2O 2H++SO42-+2HI
D
氧化亚铁溶于稀硝酸
FeO+2H+ Fe2++H2O
易错点4 忽视浓度对硫酸、硝酸性质的影响
6.()将一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L-1浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A 33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L,测得溶液中氢离子浓度为0.1 mol·L-1,则下列叙述错误的是 ( )
A.气体A为SO2和H2的混合物
B.气体A中SO2与H2的体积比为5∶1
C.反应中共消耗Zn 97.5 g
D.反应中共转移电子3 mol
7.()下列有关足量铜与一定量浓硝酸反应的说法中错误的是 ( )
A.HNO3是氧化剂,NO2和NO为还原产物
B.在标准状况下,每生成22.4 L混合气体(NO2、NO),则被还原的硝酸为1 mol
C.硝酸在反应中既表现了强氧化性,又表现了酸性
D.参加反应的硝酸中,被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比一定是1∶1
思想方法练
守恒思想在硝酸与金属反应相关计算中的应用
方法概述
1.(2021天津高一期中,)把10.0 g铁粉投入40 mL某HNO3溶液中,充分反应后剩余固体1.6 g,产生NO2和NO的混合气体0.14 mol。若不考虑N2O4的存在,则原HNO3溶液的物质的量浓度为 (深度解析)
A.7.0 mol·L-1 B.9.0 mol·L-1
C.11.0 mol·L-1 D.13.0 mol·L-1
2.()向10 mL浓度均为3 mol·L-1的HNO3与H2SO4的混合溶液中加入1.92 g铜,充分反应后,设溶液体积仍为10 mL,则产生的气体在标准状况下的体积为 (深度解析)
A.0.448 L B.0.224 L C.0.336 L D.无法求解
3.()将11.2 g的Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中,收集反应产生的气体X(假定产生的气体全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,产生21.4 g沉淀。根据题意推断气体X的成分可能是( )
A.0.3 mol NO2和0.3 mol NO
B.0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4
C.0.6 mol NO
D.0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4
4.(2021河北石家庄二中高一期中,)向3.52 g由Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸50 mL,当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和NO气体,在所得溶液中加入1.0 mol/L的NaOH溶液120 mL,生成沉淀的质量为4.9 g,此时溶液呈中性且金属离子已完全沉淀。下列有关说法正确的是 ( )
A.原固体混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2∶1
B.原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为1.6 mol/L
C.产生NO的体积为0.448 L
D.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.02 mol
5.()将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体,当锌粉完全反应时收集到11.2 L NO、NO2混合气(标准状况下),则所消耗硝酸的物质的量是 ( )
A.1.2 mol B.1.1 mol
C.0.9 mol D.0.8 mol
6.(2021河北辛集中学高一月考,)将一定量硫酸、硝酸和KNO3溶液混合得到100 mL溶液,其中H2SO4、HNO3和KNO3的物质的量浓度分别是6 mol/L,2 mol/L和1 mol/L,向其中加入过量的铜粉,可产生标准状况下的气体体积为 ( )
A.11.2 L B.6.72 L C.8.96 L D.4.48 L
7.(2021湖南常德一中高一月考,)将9 g铜和铁的混合物投入100 mL稀硝酸中,充分反应后得到标准状况下1.12 L NO,剩余4.8 g金属;继续加入100 mL等浓度的稀硝酸,金属完全溶解,又得到标准状况下1.12 L NO。若向反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液不变红,则下列说法正确的是 ( )
A.原混合物中铜和铁各0.15 mol
B.稀硝酸的物质的量浓度为2 mol·L-1
C.第一次剩余4.8 g金属为铜和铁
D.再加入上述100 mL稀硝酸,还会得到标准状况下1.12 L NO
8.()向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是 ( )
A.a表示Fe3+的关系曲线
B.n1=0.75
C.P点时,n(Fe2+)=0.562 5 mol
D.向P点溶液中加入铜粉,最多可溶解14.4 g
9.(2020贵州贵阳质检,)Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物,这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液,反应过程及有关数据如图所示。
下列有关判断正确的是 ( )
A.若铜片为51.2 g,则生成0.2 mol NaNO3
B.常温下,Cu遇浓硝酸发生钝化,不可能发生上述反应
C.标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L
D.反应过程中生成的NaNO2是氧化产物
答案全解全析
易混易错练
1.C ①酸雨的pH<5.6,错误;②SO2使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色是因为SO2有还原性,错误;③SO2有还原性,将SO2和Cl2以等物质的量混合后通入品红溶液中发生氧化还原反应:Cl2+SO2+2H2O 2HCl+H2SO4,HCl和H2SO4都不具有漂白性,溶液不会褪色,错误;④SO2具有还原性,葡萄酒中添加适量的SO2,既可以杀菌,又可防止葡萄酒中的一些成分被氧化,正确;⑤加入稀硝酸后亚硫酸钡沉淀被氧化为硫酸钡,硫酸钡不会溶解,错误;⑥燃煤中加入适量石灰石,可以与二氧化硫反应生成热稳定性较强的CaSO4,减少废气中二氧化硫的含量,正确。
易错分析
(1)SO2的漂白作用是与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质,这些无色物质受热易恢复原来的颜色;另外并不是所有与SO2有关的褪色现象都能体现SO2的漂白性,如SO2能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色是因为SO2与碱发生反应;SO2能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性。(2)SO2不能漂白酸碱指示剂,例如SO2能使紫色石蕊溶液变为红色,但不褪色。
2.答案 (1)褪色 还原
(2)褪色 漂白
(3)褪色 SO2+2OH- SO32-+H2O或SO2+OH- HSO3-
(4)白色 BaSO3
(5)BaSO4
解析 (1)SO2可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,二者发生了氧化还原反应,体现的是SO2的还原性。(2)SO2可以使品红溶液褪色,体现的是SO2的漂白性。(3)SO2可以使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,体现的是SO2酸性氧化物的性质。(4)试管④中SO2与OH-反应生成SO32-,SO32-与Ba2+反应生成BaSO3沉淀。(5)试管⑤中SO2与H2O2反应生成H2SO4,H2SO4与BaCl2反应生成BaSO4沉淀。
3.B Cu和浓硫酸在加热条件下发生反应,随着反应的进行,浓硫酸逐渐变成稀硫酸,稀硫酸不与铜反应,但能与铁反应放出H2,②⑥⑦错误,④正确;浓硫酸使蔗糖炭化,表现其脱水性,③错误;浓硫酸中的硫为+6价,二氧化硫中的硫为+4价,二者不反应,浓硫酸可以干燥SO2,⑧错误;浓硫酸变成稀硫酸后与Cu不再反应,被还原的H2SO4和生成的SO2均小于0.045 mol,⑨正确。
易错分析
(1)混淆吸水性与脱水性,如利用浓硫酸吸收胆矾中的结晶水,体现的是浓硫酸的吸水性而非脱水性;(2)误认为钝化就是不反应;(3)忽视硫酸浓度对化学性质的影响。
4.C Fe2+和NO3-、SO42-在溶液中可以大量共存,但加入盐酸后,NO3-在酸性条件下表现出强氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,溶液由浅绿色变成黄色。SO42-与H+在水溶液中不能把Fe2+氧化成Fe3+,溶液颜色基本没有改变。
易错分析
(1)硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同,其还原产物不同,一般情况下,浓硝酸被还原为NO2,稀硝酸被还原为NO。(2)硝酸能与大多数金属(金、铂等除外)反应,将金属氧化为高价态金属的硝酸盐。但在常温下,浓硝酸能使铁、铝钝化。(3)硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子,如SO2、FeO、Fe2+、Br-、I-、S2-、SO32-等均能被硝酸氧化。
5.B 氨水中的一水合氨是弱碱,应该写化学式,A错误;由于酸性:H2CO3>H2SiO3,所以硅酸钠水溶液在空气中长期放置,会吸收空气中的CO2而使溶液变浑浊,B正确;HI是强酸,应该拆写为离子形式,C错误;氧化亚铁溶于稀硝酸,发生氧化还原反应,生成Fe(NO3)3、NO、H2O,离子方程式应为3FeO+10H++NO3- 3Fe3++NO↑+5H2O,D错误。
6.B 根据题中信息可知,硫酸过量。反应消耗的H2SO4为(18.5×0.1-0.12×1) mol=1.8 mol,若生成的气体A仅为SO2,SO2在标准状况下的体积应为1.82×22.4 L=20.16 L≠33.6 L,故不可能全是SO2气体,随着H2SO4浓度变小,锌与稀硫酸反应会生成H2,A项正确。设生成的SO2为x mol,H2为y mol,则x+y=33.622.4=1.5。设参加反应的Zn为a mol,根据得失电子守恒有2x+2y=2a,解得a=1.5,故消耗Zn的质量为1.5 mol×65 g·mol-1=97.5 g,C项正确。反应中转移电子的物质的量为2a mol=3 mol,D项正确。生成x mol SO2所消耗的H2SO4为2x mol,生成y mol H2所消耗的H2SO4为y mol,故2x+y=1.8,x+y=1.5,解得x=0.3,y=1.2,所以SO2与H2的体积比为1∶4,B项错误。
易错警示
本题易错之处是忽视H2SO4的氧化性会随着浓度减小而发生变化,还原产物会由二氧化硫变为氢气,先写出两个反应的化学方程式,再根据数据列式进行计算。
7.D 足量铜和一定量浓HNO3反应,首先发生反应Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,当硝酸变稀,发生反应3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,在上述反应中,HNO3既表现氧化性,又表现酸性,NO2和NO为还原产物,根据原子守恒,在标准状况下,每生成22.4 L混合气体(NO2、NO),被还原的N原子为1 mol,则被还原的HNO3为1 mol,故A、B、C项正确;在铜和浓硝酸的反应中,被还原的硝酸和未被还原的硝酸的物质的量之比为1∶1,但Cu和稀硝酸的反应中,被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比为1∶3,故D错误。
思想方法练
1.C 充分反应后剩余固体1.6 g,则反应的Fe为10.0 g-1.6 g=8.4 g,物质的量为8.4 g56 g·mol-1=0.15 mol,由于有Fe剩余,所以溶液中的溶质为Fe(NO3)2,物质的量为0.15 mol,由N原子守恒,反应后N元素一部分存在于NO2和NO的混合气体中,另一部分存在于Fe(NO3)2中,所以n(HNO3)=0.15 mol×2+0.14 mol=0.44 mol,浓度为0.44mol0.04 L=11.0 mol·L-1。
方法点津
结合整个反应过程进行分析,得出N原子的“走向”,一部分N存在于NO和NO2的混合气体中,另一部分N存在于Fe(NO3)2中,据此便可列出等式进行求解。原子守恒的应用在硝酸与金属反应的计算题中极为常见,要熟练掌握并应用。
2.A n(Cu)=1.92 g64 g·mol-1=0.03 mol,n(H+)=3 mol·L-1×0.01 L×1+3 mol·L-1×0.01 L×2=0.09 mol,n(NO3-)=3 mol·L-1×0.01 L=0.03 mol,
3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O
3 mol 8 mol 2 mol
0.03 mol 0.08 mol 0.02 mol
由此可知Cu完全反应,H+和NO3-过量,由反应的离子方程式进行计算:
n(NO)=0.03mol×23=0.02 mol,V(NO)=0.02 mol×22.4 L·mol-1=0.448 L。
方法点津
金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时,由于硝酸盐中NO3-在硫酸提供
H+的条件下能继续与金属反应,故此类题目应用离子方程式3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O来计算。先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或NO3-进行相关计算,且要符合电荷守恒。
3.D 根据质量守恒,金属完全溶解后再加入氢氧化钠溶液时生成氢氧化物沉淀,沉淀分别为Mg(OH)2和Cu(OH)2,当11.2 g金属最终转变为21.4 g氢氧化物沉淀时,质量增加10.2 g,该质量为OH-的质量,由此可得n(OH-)=0.6 mol,即金属单质在被氧化的过程中失去电子的物质的量为0.6 mol。由HNO3生成0.3 mol NO2时,转移电子为0.3 mol,生成0.3 mol NO时,转移电子为0.9 mol,两者之和为1.2 mol,A错误;生成0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4时,转移电子为(0.2+0.1×2) mol=0.4 mol,B错误;生成0.6 mol NO时,转移电子为1.8 mol,C错误;生成0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4,转移电子为(0.3+0.2+0.05×2) mol=0.6 mol,D正确。
4.D 向所得溶液中加入1.0 mol/L的NaOH溶液120 mL,溶液呈中性,铜离子已完全沉淀,此时溶液中溶质为NaNO3,n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0 mol/L×0.12 L=0.12 mol,沉淀为Cu(OH)2,质量为4.9 g,其物质的量为4.9 g98 g/mol=0.05 mol,根据铜原子守恒有n(Cu)+2n(Cu2O)=n[Cu(OH)2],所以反应后的溶液中n[Cu(NO3)2]=n[Cu(OH)2]=0.05 mol。设Cu和Cu2O的物质的量分别为x mol、y mol,根据二者质量有64x+144y=3.52,根据铜原子守恒有x+2y=0.05,联立方程解得x=0.01,y=0.02,则n(Cu)∶n(Cu2O)=0.01 mol∶0.02 mol=1∶2,A错误;根据N原子守恒可知n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3),根据得失电子守恒可知:3n(NO)=2n(Cu)+2n(Cu2O),所以3n(NO)=2×0.01 mol+2×0.02 mol,解得n(NO)=0.02 mol,根据Na原子守恒可知n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0 mol/L×0.12 L=0.12 mol,所以n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3)=0.02 mol+0.12 mol=0.14 mol,则原硝酸溶液的浓度为0.14mol0.05 L=2.8 mol/L,B错误;由B中计算可知n(NO)=0.02 mol,但NO不一定处于标准状况下,即NO的体积不一定为0.02 mol×22.4 L/mol=0.448 L,C错误;反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠与硝酸铜和剩余的硝酸反应,根据氮原子守恒可知反应后溶液中n剩余(HNO3)=n(HNO3)总-n(NaNO3)=0.14 mol-0.12 mol=0.02 mol,D正确。
5.B 锌和浓硝酸反应生成NO2,而与稀硝酸反应时则生成NO,标准状况下,n(NO2)+n(NO)=11.2 L22.4 L·mol-1=0.5 mol,即被还原的硝酸的物质的量为0.5 mol,n(Zn)=19.5 g65 g·mol-1=0.3 mol,则生成的n[Zn(NO3)2]=0.3 mol,可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol×2=0.6 mol,则参加反应的硝酸的物质的量为0.5 mol+0.6 mol=1.1 mol。
6.B 在混合溶液中n(H+)=6 mol/L×2×0.1 L+2 mol/L×0.1 L=1.4 mol,n(NO3-)=2 mol/L×0.1 L+1 mol/L×0.1 L=0.3 mol。向此混合溶液中加入过量的Cu,发生反应:3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O,根据反应方程式可知H+过量,应以NO3-的物质的量进行计算,则n(NO)=n(NO3-)=0.3 mol,所以V=n(NO)×22.4 L/mol=0.3 mol×22.4 L/mol=6.72 L。
7.B 整个过程可以看作9 g铜和铁的混合物与200 mL硝酸反应生成0.1 mol(1.12 L+1.12 L22.4 L/mol=0.1 mol)NO,金属完全溶解,向反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液不变红,说明生成硝酸亚铁、硝酸铜,且硝酸完全反应,化学方程式为3Fe+8HNO3 3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O、3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。设铁的物质的量为x mol,铜的物质的量为y mol,根据二者质量与生成NO的体积列方程,有:56x+64y=9、23(x+y)=2.2422.4,联立方程,解得:x=0.075、y=0.075。分析可知,原混合物中铜和铁各为0.075 mol,A错误;根据方程式可知,n(HNO3)=4n(NO)=0.4 mol,稀硝酸的物质的量浓度为0.4mol0.2 L=2 mol·L-1,B正确;9 g混合物中含铁的质量为0.075 mol×56 g/mol=4.2 g,含铜的质量为0.075 mol×64 g/mol=4.8 g,故第一次剩余的4.8 g金属为Cu,C错误;再加入100 mL该稀硝酸,亚铁离子与硝酸反应生成NO与硝酸铁,溶液中亚铁离子为0.075 mol,根据得失电子守恒可知,亚铁离子完全反应,所以再加硝酸得到的NO为0.075mol×13=0.025 mol,其体积为0.025 mol×22.4 L/mol=0.56 L,D错误。
8.C 该反应可以看作两步:①Fe+4H++NO3- Fe3++NO↑+2H2O,硝酸根离子过量,氢离子不足;②2Fe3++Fe 3Fe2+。a表示Fe3+的关系曲线,A正确;溶液中共有3 mol H+参加反应,消耗铁为0.75 mol,B正确;P点n(Fe2+)=n(Fe3+),二者均为0.45 mol,C错误;剩余0.45 mol Fe3+,可消耗0.225 mol铜,质量为14.4 g,D正确。
9.A 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化,即Cu→Cu2+,HNO3→NaNO2,51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol,共失去电子0.8 mol×2=1.6 mol,由得失电子守恒可知HNO3得到1.6 mol电子,故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol,由Na原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol,A正确;常温下,Cu能与浓硝酸反应,B错误;部分NO2会转化为N2O4,而NO2、N2O4在标准状况下都不是气体,C错误;反应过程中生成的NaNO2来自以下反应:NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O,前一反应中的NaNO2既是氧化产物又是还原产物,后一反应中的NaNO2则是还原产物,D错误。
本章复习提升
易混易错练
易错点1 混淆二氧化硫的漂白性与还原性
1.(2021黑龙江鹤岗一中高一期中,)下列叙述正确的是 ( )
①SO2排放到空气中会形成pH=5.6的酸雨;②SO2使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色是因为SO2有漂白性;③SO2有漂白性,湿润的氯气也有漂白性,若将SO2和Cl2以等物质的量混合后通入品红溶液中,一定褪色更快;④葡萄酒中通常添加适量的SO2,既可以杀菌,又可防止葡萄酒中的一些成分被氧化;⑤少量SO2通入Ba(OH)2溶液中,有白色沉淀生成,加入稀硝酸最终沉淀将全部溶解;⑥燃煤中加入适量石灰石,可减少废气中二氧化硫的含量
A.①② B.③⑤ C.④⑥ D.①③⑥
2.()将SO2分别通入下列五种溶液中:
回答下列问题:
(1)试管①中的实验现象:酸性KMnO4溶液 ,证明SO2具有 性。
(2)试管②中的实验现象:溶液 ,证明SO2具有 性。
(3)试管③中的实验现象:溶液 ,证明SO2能与NaOH发生反应,写出该反应的离子方程式: 。
(4)试管④中能产生 沉淀,该沉淀是 。
(5)试管⑤中能产生白色沉淀,该沉淀是 。
易错点2 忽略浓硫酸的特性而出错
3.()下列有关浓硫酸的叙述正确的是 ( )
①浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化
②浓硫酸与铜加热反应后,若铜片有剩余,则硫酸完全反应
③浓硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖炭化
④浓硫酸与铜加热反应后,铜片有剩余,向反应后的溶液中再加入铁片,会有氢气生成
⑤浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨气、氢气等气体
⑥浓硫酸与铁加热反应后,铁片有剩余,生成的气体除水蒸气外只有SO2
⑦浓硫酸具有强氧化性,常温下能与Cu发生剧烈反应
⑧浓硫酸具有强氧化性,SO2具有还原性,所以浓硫酸不能干燥SO2
⑨向5 mL 18 mol·L-1的浓硫酸中加入足量Cu并加热使其充分反应,被还原的H2SO4和生成的SO2气体均小于0.045 mol
A.①②⑤ B.①④⑨
C.⑥⑦⑧ D.③④⑨
易错点3 忽视酸性条件下NO3-具有强氧化性
4.()往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是 ( )
A.前者基本没有改变,后者变黄色
B.前者变黄色,后者也变黄色
C.前者变黄色,后者基本没有改变
D.前者、后者都基本没有改变
5.(2021天津耀华中学高一期中,)下列离子方程式中正确的是 ( )
A
过量的SO2通入氨水中
SO2+OH- HSO3-
B
水玻璃(硅酸钠水溶液)在空气中长期放置变浑浊
SiO32-+CO2+H2O H2SiO3↓+CO32-
C
二氧化硫使碘水褪色
SO2+I2+2H2O 2H++SO42-+2HI
D
氧化亚铁溶于稀硝酸
FeO+2H+ Fe2++H2O
易错点4 忽视浓度对硫酸、硝酸性质的影响
6.()将一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L-1浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A 33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L,测得溶液中氢离子浓度为0.1 mol·L-1,则下列叙述错误的是 ( )
A.气体A为SO2和H2的混合物
B.气体A中SO2与H2的体积比为5∶1
C.反应中共消耗Zn 97.5 g
D.反应中共转移电子3 mol
7.()下列有关足量铜与一定量浓硝酸反应的说法中错误的是 ( )
A.HNO3是氧化剂,NO2和NO为还原产物
B.在标准状况下,每生成22.4 L混合气体(NO2、NO),则被还原的硝酸为1 mol
C.硝酸在反应中既表现了强氧化性,又表现了酸性
D.参加反应的硝酸中,被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比一定是1∶1
思想方法练
守恒思想在硝酸与金属反应相关计算中的应用
方法概述
1.(2021天津高一期中,)把10.0 g铁粉投入40 mL某HNO3溶液中,充分反应后剩余固体1.6 g,产生NO2和NO的混合气体0.14 mol。若不考虑N2O4的存在,则原HNO3溶液的物质的量浓度为 (深度解析)
A.7.0 mol·L-1 B.9.0 mol·L-1
C.11.0 mol·L-1 D.13.0 mol·L-1
2.()向10 mL浓度均为3 mol·L-1的HNO3与H2SO4的混合溶液中加入1.92 g铜,充分反应后,设溶液体积仍为10 mL,则产生的气体在标准状况下的体积为 (深度解析)
A.0.448 L B.0.224 L C.0.336 L D.无法求解
3.()将11.2 g的Mg、Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中,收集反应产生的气体X(假定产生的气体全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,产生21.4 g沉淀。根据题意推断气体X的成分可能是( )
A.0.3 mol NO2和0.3 mol NO
B.0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4
C.0.6 mol NO
D.0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4
4.(2021河北石家庄二中高一期中,)向3.52 g由Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸50 mL,当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和NO气体,在所得溶液中加入1.0 mol/L的NaOH溶液120 mL,生成沉淀的质量为4.9 g,此时溶液呈中性且金属离子已完全沉淀。下列有关说法正确的是 ( )
A.原固体混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2∶1
B.原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为1.6 mol/L
C.产生NO的体积为0.448 L
D.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.02 mol
5.()将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体,当锌粉完全反应时收集到11.2 L NO、NO2混合气(标准状况下),则所消耗硝酸的物质的量是 ( )
A.1.2 mol B.1.1 mol
C.0.9 mol D.0.8 mol
6.(2021河北辛集中学高一月考,)将一定量硫酸、硝酸和KNO3溶液混合得到100 mL溶液,其中H2SO4、HNO3和KNO3的物质的量浓度分别是6 mol/L,2 mol/L和1 mol/L,向其中加入过量的铜粉,可产生标准状况下的气体体积为 ( )
A.11.2 L B.6.72 L C.8.96 L D.4.48 L
7.(2021湖南常德一中高一月考,)将9 g铜和铁的混合物投入100 mL稀硝酸中,充分反应后得到标准状况下1.12 L NO,剩余4.8 g金属;继续加入100 mL等浓度的稀硝酸,金属完全溶解,又得到标准状况下1.12 L NO。若向反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液不变红,则下列说法正确的是 ( )
A.原混合物中铜和铁各0.15 mol
B.稀硝酸的物质的量浓度为2 mol·L-1
C.第一次剩余4.8 g金属为铜和铁
D.再加入上述100 mL稀硝酸,还会得到标准状况下1.12 L NO
8.()向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是 ( )
A.a表示Fe3+的关系曲线
B.n1=0.75
C.P点时,n(Fe2+)=0.562 5 mol
D.向P点溶液中加入铜粉,最多可溶解14.4 g
9.(2020贵州贵阳质检,)Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物,这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液,反应过程及有关数据如图所示。
下列有关判断正确的是 ( )
A.若铜片为51.2 g,则生成0.2 mol NaNO3
B.常温下,Cu遇浓硝酸发生钝化,不可能发生上述反应
C.标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L
D.反应过程中生成的NaNO2是氧化产物
答案全解全析
易混易错练
1.C ①酸雨的pH<5.6,错误;②SO2使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色是因为SO2有还原性,错误;③SO2有还原性,将SO2和Cl2以等物质的量混合后通入品红溶液中发生氧化还原反应:Cl2+SO2+2H2O 2HCl+H2SO4,HCl和H2SO4都不具有漂白性,溶液不会褪色,错误;④SO2具有还原性,葡萄酒中添加适量的SO2,既可以杀菌,又可防止葡萄酒中的一些成分被氧化,正确;⑤加入稀硝酸后亚硫酸钡沉淀被氧化为硫酸钡,硫酸钡不会溶解,错误;⑥燃煤中加入适量石灰石,可以与二氧化硫反应生成热稳定性较强的CaSO4,减少废气中二氧化硫的含量,正确。
易错分析
(1)SO2的漂白作用是与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质,这些无色物质受热易恢复原来的颜色;另外并不是所有与SO2有关的褪色现象都能体现SO2的漂白性,如SO2能使滴有酚酞的NaOH溶液褪色是因为SO2与碱发生反应;SO2能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2具有还原性。(2)SO2不能漂白酸碱指示剂,例如SO2能使紫色石蕊溶液变为红色,但不褪色。
2.答案 (1)褪色 还原
(2)褪色 漂白
(3)褪色 SO2+2OH- SO32-+H2O或SO2+OH- HSO3-
(4)白色 BaSO3
(5)BaSO4
解析 (1)SO2可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,二者发生了氧化还原反应,体现的是SO2的还原性。(2)SO2可以使品红溶液褪色,体现的是SO2的漂白性。(3)SO2可以使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,体现的是SO2酸性氧化物的性质。(4)试管④中SO2与OH-反应生成SO32-,SO32-与Ba2+反应生成BaSO3沉淀。(5)试管⑤中SO2与H2O2反应生成H2SO4,H2SO4与BaCl2反应生成BaSO4沉淀。
3.B Cu和浓硫酸在加热条件下发生反应,随着反应的进行,浓硫酸逐渐变成稀硫酸,稀硫酸不与铜反应,但能与铁反应放出H2,②⑥⑦错误,④正确;浓硫酸使蔗糖炭化,表现其脱水性,③错误;浓硫酸中的硫为+6价,二氧化硫中的硫为+4价,二者不反应,浓硫酸可以干燥SO2,⑧错误;浓硫酸变成稀硫酸后与Cu不再反应,被还原的H2SO4和生成的SO2均小于0.045 mol,⑨正确。
易错分析
(1)混淆吸水性与脱水性,如利用浓硫酸吸收胆矾中的结晶水,体现的是浓硫酸的吸水性而非脱水性;(2)误认为钝化就是不反应;(3)忽视硫酸浓度对化学性质的影响。
4.C Fe2+和NO3-、SO42-在溶液中可以大量共存,但加入盐酸后,NO3-在酸性条件下表现出强氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,溶液由浅绿色变成黄色。SO42-与H+在水溶液中不能把Fe2+氧化成Fe3+,溶液颜色基本没有改变。
易错分析
(1)硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同,其还原产物不同,一般情况下,浓硝酸被还原为NO2,稀硝酸被还原为NO。(2)硝酸能与大多数金属(金、铂等除外)反应,将金属氧化为高价态金属的硝酸盐。但在常温下,浓硝酸能使铁、铝钝化。(3)硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子,如SO2、FeO、Fe2+、Br-、I-、S2-、SO32-等均能被硝酸氧化。
5.B 氨水中的一水合氨是弱碱,应该写化学式,A错误;由于酸性:H2CO3>H2SiO3,所以硅酸钠水溶液在空气中长期放置,会吸收空气中的CO2而使溶液变浑浊,B正确;HI是强酸,应该拆写为离子形式,C错误;氧化亚铁溶于稀硝酸,发生氧化还原反应,生成Fe(NO3)3、NO、H2O,离子方程式应为3FeO+10H++NO3- 3Fe3++NO↑+5H2O,D错误。
6.B 根据题中信息可知,硫酸过量。反应消耗的H2SO4为(18.5×0.1-0.12×1) mol=1.8 mol,若生成的气体A仅为SO2,SO2在标准状况下的体积应为1.82×22.4 L=20.16 L≠33.6 L,故不可能全是SO2气体,随着H2SO4浓度变小,锌与稀硫酸反应会生成H2,A项正确。设生成的SO2为x mol,H2为y mol,则x+y=33.622.4=1.5。设参加反应的Zn为a mol,根据得失电子守恒有2x+2y=2a,解得a=1.5,故消耗Zn的质量为1.5 mol×65 g·mol-1=97.5 g,C项正确。反应中转移电子的物质的量为2a mol=3 mol,D项正确。生成x mol SO2所消耗的H2SO4为2x mol,生成y mol H2所消耗的H2SO4为y mol,故2x+y=1.8,x+y=1.5,解得x=0.3,y=1.2,所以SO2与H2的体积比为1∶4,B项错误。
易错警示
本题易错之处是忽视H2SO4的氧化性会随着浓度减小而发生变化,还原产物会由二氧化硫变为氢气,先写出两个反应的化学方程式,再根据数据列式进行计算。
7.D 足量铜和一定量浓HNO3反应,首先发生反应Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,当硝酸变稀,发生反应3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,在上述反应中,HNO3既表现氧化性,又表现酸性,NO2和NO为还原产物,根据原子守恒,在标准状况下,每生成22.4 L混合气体(NO2、NO),被还原的N原子为1 mol,则被还原的HNO3为1 mol,故A、B、C项正确;在铜和浓硝酸的反应中,被还原的硝酸和未被还原的硝酸的物质的量之比为1∶1,但Cu和稀硝酸的反应中,被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比为1∶3,故D错误。
思想方法练
1.C 充分反应后剩余固体1.6 g,则反应的Fe为10.0 g-1.6 g=8.4 g,物质的量为8.4 g56 g·mol-1=0.15 mol,由于有Fe剩余,所以溶液中的溶质为Fe(NO3)2,物质的量为0.15 mol,由N原子守恒,反应后N元素一部分存在于NO2和NO的混合气体中,另一部分存在于Fe(NO3)2中,所以n(HNO3)=0.15 mol×2+0.14 mol=0.44 mol,浓度为0.44mol0.04 L=11.0 mol·L-1。
方法点津
结合整个反应过程进行分析,得出N原子的“走向”,一部分N存在于NO和NO2的混合气体中,另一部分N存在于Fe(NO3)2中,据此便可列出等式进行求解。原子守恒的应用在硝酸与金属反应的计算题中极为常见,要熟练掌握并应用。
2.A n(Cu)=1.92 g64 g·mol-1=0.03 mol,n(H+)=3 mol·L-1×0.01 L×1+3 mol·L-1×0.01 L×2=0.09 mol,n(NO3-)=3 mol·L-1×0.01 L=0.03 mol,
3Cu + 8H+ + 2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O
3 mol 8 mol 2 mol
0.03 mol 0.08 mol 0.02 mol
由此可知Cu完全反应,H+和NO3-过量,由反应的离子方程式进行计算:
n(NO)=0.03mol×23=0.02 mol,V(NO)=0.02 mol×22.4 L·mol-1=0.448 L。
方法点津
金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时,由于硝酸盐中NO3-在硫酸提供
H+的条件下能继续与金属反应,故此类题目应用离子方程式3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O来计算。先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或NO3-进行相关计算,且要符合电荷守恒。
3.D 根据质量守恒,金属完全溶解后再加入氢氧化钠溶液时生成氢氧化物沉淀,沉淀分别为Mg(OH)2和Cu(OH)2,当11.2 g金属最终转变为21.4 g氢氧化物沉淀时,质量增加10.2 g,该质量为OH-的质量,由此可得n(OH-)=0.6 mol,即金属单质在被氧化的过程中失去电子的物质的量为0.6 mol。由HNO3生成0.3 mol NO2时,转移电子为0.3 mol,生成0.3 mol NO时,转移电子为0.9 mol,两者之和为1.2 mol,A错误;生成0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4时,转移电子为(0.2+0.1×2) mol=0.4 mol,B错误;生成0.6 mol NO时,转移电子为1.8 mol,C错误;生成0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4,转移电子为(0.3+0.2+0.05×2) mol=0.6 mol,D正确。
4.D 向所得溶液中加入1.0 mol/L的NaOH溶液120 mL,溶液呈中性,铜离子已完全沉淀,此时溶液中溶质为NaNO3,n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0 mol/L×0.12 L=0.12 mol,沉淀为Cu(OH)2,质量为4.9 g,其物质的量为4.9 g98 g/mol=0.05 mol,根据铜原子守恒有n(Cu)+2n(Cu2O)=n[Cu(OH)2],所以反应后的溶液中n[Cu(NO3)2]=n[Cu(OH)2]=0.05 mol。设Cu和Cu2O的物质的量分别为x mol、y mol,根据二者质量有64x+144y=3.52,根据铜原子守恒有x+2y=0.05,联立方程解得x=0.01,y=0.02,则n(Cu)∶n(Cu2O)=0.01 mol∶0.02 mol=1∶2,A错误;根据N原子守恒可知n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3),根据得失电子守恒可知:3n(NO)=2n(Cu)+2n(Cu2O),所以3n(NO)=2×0.01 mol+2×0.02 mol,解得n(NO)=0.02 mol,根据Na原子守恒可知n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0 mol/L×0.12 L=0.12 mol,所以n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3)=0.02 mol+0.12 mol=0.14 mol,则原硝酸溶液的浓度为0.14mol0.05 L=2.8 mol/L,B错误;由B中计算可知n(NO)=0.02 mol,但NO不一定处于标准状况下,即NO的体积不一定为0.02 mol×22.4 L/mol=0.448 L,C错误;反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠与硝酸铜和剩余的硝酸反应,根据氮原子守恒可知反应后溶液中n剩余(HNO3)=n(HNO3)总-n(NaNO3)=0.14 mol-0.12 mol=0.02 mol,D正确。
5.B 锌和浓硝酸反应生成NO2,而与稀硝酸反应时则生成NO,标准状况下,n(NO2)+n(NO)=11.2 L22.4 L·mol-1=0.5 mol,即被还原的硝酸的物质的量为0.5 mol,n(Zn)=19.5 g65 g·mol-1=0.3 mol,则生成的n[Zn(NO3)2]=0.3 mol,可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol×2=0.6 mol,则参加反应的硝酸的物质的量为0.5 mol+0.6 mol=1.1 mol。
6.B 在混合溶液中n(H+)=6 mol/L×2×0.1 L+2 mol/L×0.1 L=1.4 mol,n(NO3-)=2 mol/L×0.1 L+1 mol/L×0.1 L=0.3 mol。向此混合溶液中加入过量的Cu,发生反应:3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O,根据反应方程式可知H+过量,应以NO3-的物质的量进行计算,则n(NO)=n(NO3-)=0.3 mol,所以V=n(NO)×22.4 L/mol=0.3 mol×22.4 L/mol=6.72 L。
7.B 整个过程可以看作9 g铜和铁的混合物与200 mL硝酸反应生成0.1 mol(1.12 L+1.12 L22.4 L/mol=0.1 mol)NO,金属完全溶解,向反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液不变红,说明生成硝酸亚铁、硝酸铜,且硝酸完全反应,化学方程式为3Fe+8HNO3 3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O、3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。设铁的物质的量为x mol,铜的物质的量为y mol,根据二者质量与生成NO的体积列方程,有:56x+64y=9、23(x+y)=2.2422.4,联立方程,解得:x=0.075、y=0.075。分析可知,原混合物中铜和铁各为0.075 mol,A错误;根据方程式可知,n(HNO3)=4n(NO)=0.4 mol,稀硝酸的物质的量浓度为0.4mol0.2 L=2 mol·L-1,B正确;9 g混合物中含铁的质量为0.075 mol×56 g/mol=4.2 g,含铜的质量为0.075 mol×64 g/mol=4.8 g,故第一次剩余的4.8 g金属为Cu,C错误;再加入100 mL该稀硝酸,亚铁离子与硝酸反应生成NO与硝酸铁,溶液中亚铁离子为0.075 mol,根据得失电子守恒可知,亚铁离子完全反应,所以再加硝酸得到的NO为0.075mol×13=0.025 mol,其体积为0.025 mol×22.4 L/mol=0.56 L,D错误。
8.C 该反应可以看作两步:①Fe+4H++NO3- Fe3++NO↑+2H2O,硝酸根离子过量,氢离子不足;②2Fe3++Fe 3Fe2+。a表示Fe3+的关系曲线,A正确;溶液中共有3 mol H+参加反应,消耗铁为0.75 mol,B正确;P点n(Fe2+)=n(Fe3+),二者均为0.45 mol,C错误;剩余0.45 mol Fe3+,可消耗0.225 mol铜,质量为14.4 g,D正确。
9.A 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化,即Cu→Cu2+,HNO3→NaNO2,51.2 g Cu的物质的量为0.8 mol,共失去电子0.8 mol×2=1.6 mol,由得失电子守恒可知HNO3得到1.6 mol电子,故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol,由Na原子守恒可得另一种产物NaNO3的物质的量为0.2 mol,A正确;常温下,Cu能与浓硝酸反应,B错误;部分NO2会转化为N2O4,而NO2、N2O4在标准状况下都不是气体,C错误;反应过程中生成的NaNO2来自以下反应:NO+NO2+2NaOH 2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH NaNO2+NaNO3+H2O,前一反应中的NaNO2既是氧化产物又是还原产物,后一反应中的NaNO2则是还原产物,D错误。
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