2021版高考化学一轮复习第四章非金属及其化合物4氮及其重要化合物强化训练4（含解析）新人教版

氮及其重要化合物

角度1硝酸的性质

1.(2017·北京高考)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是 (　　)

A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体

B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应

C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物

D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应

【解析】选D。①中的碎玻璃不与浓硝酸反应,但仍有红棕色气体产生,说明浓硝酸受热分解产生了二氧化氮和氧气,A正确;②中红热的木炭可能与硝酸发生反应生成了二氧化氮,也可能硝酸受热分解产生二氧化氮,B正确;③中红热木炭未与浓硝酸接触,但产生了二氧化氮,说明浓硝酸具有挥发性,C正确;③的气体产物中检测出CO2,有可能是C与O2反应产生的,D错误。

2.(2019·长沙模拟)某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示。下列有关说法正确的是              (　　)

A.实验①中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,说明稀硝酸被Cu还原为NO2

B.实验③中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸强

C.实验③发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O

D.由上述实验可得出结论:Cu在常温下既可以与稀硝酸反应,也可以与稀硫酸反应

【解析】选C。①中发生3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,生成硝酸铜溶液为蓝色,试管口NO被氧化生成红棕色的二氧化氮,但硝酸被还原生成NO,A错误;

③中加稀硫酸,Cu与稀硫酸不反应,但硝酸根在酸性条件下具有硝酸的强氧化性,继续与Cu反应,而硝酸的氧化性强,B错误;实验③发生反应的化学方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO44CuSO4+2NO↑+4H2O,C正确;由上述实验可得出结论:Cu在常温下可以和稀硝酸反应,D错误。

角度2硝酸与金属反应的计算

3.(2019·哈尔滨模拟)在某100 mL的混合液中,硝酸和硫酸的物质的量浓度分别是 0.4 mol·L-1、0.1 mol·L-1,向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热,待充分反应后,所得溶液中铜离子的物质的量浓度(不考虑溶液体积变化)是              (　　)

A.0.15 mol·L-1　　　　  B.0.225 mol·L-1

C.0.30 mol·L-1     D.0.45 mol·L-1

【解析】选B。溶液中同时存在H+和N时就能够与Cu发生反应。该溶液中H+实际为0.06 mol,应该根据离子方程式进行计算,正确解答思路为

3Cu　+　   8H+　+　     2N      3Cu2++2NO↑+4H2O

 3        8            2  　      3

0.03 mol  0.06 mol  0.04 mol  　x

根据各物质的量的关系可知,H+不足,应根据H+进行计算。x=3×0.06 mol÷8=0.022 5 mol,因此,铜离子浓度为=0.225 mol·L-1。

【加固训练】

1.38.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部发生反应后共收集到气体22.4 mL(标准状况),则反应消耗的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.2.0×10-3 mol

【解析】选C。铜和浓硝酸反应时,随着反应的进行,硝酸浓度逐渐降低,产生的气体为NO2与NO的混合物。根据氮原子守恒可得反应消耗的硝酸中的氮元素的物质的量等于生成物Cu(NO3)2、NO、NO2中氮元素物质的量之和。故n(HNO3)=n(气体)+2n[Cu(NO3)2]=+2×=2.2×10-3 mol 。

2.(2019·菏泽模拟)在100 mL HNO3和H2SO4的混合溶液中,两种酸的物质的量浓度之和为0.6 mol·L-1。向该溶液中加入足量的铜粉,加热,充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度最大值为(反应前后溶液体积变化忽略不计)              (　　)

A.0.225 mol·L-1    B.0.30 mol·L-1

C.0.36 mol·L-1     D.0.45 mol·L-1

【解析】选C。根据3Cu+2N+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O,铜足量,由上述反应方程式可知,N和H+的物质的量之比为1∶4,氢离子与硝酸根离子恰好反应,生成的铜离子物质的量最大,设HNO3、H2SO4各为x、y mol,则n(N)∶n(H+)=x∶

(x+2y)=1∶4,x+y=0.6×0.1,联立解得x=0.024、y=0.036,由方程式可知,生成铜离子的物质的量为0.024 mol×=0.036 mol,故铜离子的最大浓度为

=0.36 mol·L-1。

3.(2019·新余模拟)将13.6 g Cu和Cu2O组成的混合物加入250 mL一定浓度的稀硝酸中,固体完全溶解生成和NO。向所得溶液中加入1.0 L

0.5 mol·L-1的NaOH溶液,生成沉淀的质量为19.6 g,此时溶液呈中性,且金属离子沉淀完全。下列说法正确的是              (　　)

A.原固体混合物中,Cu和Cu2O的物质的量之比为1∶1

B.原稀硝酸的浓度为1.3 mol·L-1

C.产生的NO的体积为2.24 L

D.反应后剩余硝酸的物质的量为0.1 mol

【解析】选D。根据已知信息可知氢氧化铜的质量是19.6 g,物质的量是

19.6 g÷98 g·mol-1=0.2 mol,设Cu和Cu2O的物质的量分别是x mol、y mol,则x+2y=0.2、64x+144y=13.6,解得x=0.1,y=0.05,则原固体混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2∶1,A错误;反应中铜元素化合价从0价升高到+2价,氧化亚铜中铜元素化合价从+1价升高到+2价,转移电子的物质的量是0.1 mol×2+

0.05 mol×2=0.3 mol,氮元素化合价从+5价降低到+2价得到3个电子,根据得失电子守恒可知,生成的NO的物质的量是0.1 mol,根据氮原子守恒可知硝酸的总物质的量是0.1 mol+0.5 mol·L-1×1 L=0.6 mol,所以原硝酸的总的浓度是=2.4 mol·L-1,B错误;根据得失电子守恒可知,反应中转移电子的物质的量是0.3 mol,所以生成NO的物质的量是0.1 mol,不能确定温度和压强,所以气体的体积无法确定,C错误;加入的氢氧化钠的物质的量是0.5 mol,生成0.2 mol氢氧化铜时消耗0.4 mol氢氧化钠,剩余0.1 mol氢氧化钠中和硝酸,所以剩余硝酸的物质的量是0.1 mol,D正确。

4.研究发现,硝酸越稀,还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取适量的铁铝合金与足量很稀的硝酸充分反应,没有气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入4 mol·L-1 NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列说法不正确的是              (　　)

A.OC段离子反应方程式:H++OH-H2O

B.溶液中结合OH-能力最强的离子是H+,最弱的离子是Al3+

C.溶液中n(N)=0.012 mol

D.欲测定F点沉淀的质量,实验步骤是过滤、洗涤、干燥、称量

【解析】选B。因充分反应后没有气体放出,故还原产物为铵根离子;溶液中存在的阳离子为Al3+、Fe3+、H+、N,它们与NaOH反应的先后顺序为H+、Fe3+、Al3+、N,Al(OH)3能溶于过量的NaOH溶液,根据DE段消耗3 mL NaOH,可以计算出n(N)=n(NaOH)=0.012 mol。