高中化学人教版 (2019)必修 第一册实验活动2 铁及其化合物的性质当堂达标检测题

第五章　化工生产中的重要非金属元素

第2节　氮及其化合物

第3课时　硝酸和酸雨及防治

1．酸雨是对降水呈酸性(pH小于5.6)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．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物

C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因

D．为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料脱硫处理

【答案】C

【解析】工业废水任意排放引起江河湖泊污染，而酸雨是由于SO2和NO2溶于水引起的。

2．在下列反应中，硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性的是(　　)

A.H2S＋2HNO3===S↓＋2NO2↑＋2H2O

B.CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O

C.4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O

D.3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

【答案】D

【解析】A中HNO3只表现氧化性；B中HNO3只表现酸性；C中HNO3既表现氧化性，又表现还原性；D中HNO3既表现氧化性，又表现酸性。

3. 下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是(　　)

A．使石蕊试液变红

B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2

C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3

D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2

【答案】B

【解析】A项，HNO3只表现酸性；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分作氧化剂被还原为NO；C项，2HNO3＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaNO3，HNO3只表现强酸性；D项，HNO3将S氧化为H2SO4，自身被还原为NO2，在该反应中HNO3只表现强氧化性。

4．将相同质量的铜分别与过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是(　　)

A．反应速率：两者相同

B．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少

C．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深

D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少

【答案】B

【解析】相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，浓硝酸参与的反应更剧烈，A错；铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式分别为①4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①产生红棕色气体，②产生无色气体，C错误；由于参加反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D错；1 mol Cu和浓硝酸反应消耗4 mol硝酸，1 mol Cu和稀硝酸反应消耗 mol硝酸，同质量的铜和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，消耗的浓硝酸多，B正确。

5．碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图装置)，下列有关说法正确的是(　　)

①洗气瓶中产生的沉淀中有碳酸钡

②在Z导管出来的气体中无二氧化碳

③洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡

④在Z导管口有红棕色气体出现

A．①②         B.③④             C.①④              D.②③

【答案】B

【解析】碳与浓硫酸共热产生的X气体为CO2和SO2的混合气体，铜与浓硝酸反应产生的Y气体是NO2，SO2＋H2O＋NO2===H2SO4＋NO，故洗气瓶中产生的是硫酸钡沉淀，Z处逸出的气体中有CO2和NO，NO遇到空气中的氧气生成了红棕色的NO2，二氧化碳不与氯化钡反应，所以没有BaCO3生成。

6．用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应，②铜跟稀硝酸反应，③铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟稀硝酸反应。以下叙述正确的是(　　)

A．三种途径所消耗的铜的物质的量不相等

B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等

C．所消耗铜的物质的量：途径③＞途径①＞途径②

D．所消耗硝酸的物质的量：途径①＞途径②＞途径③

【答案】D

【解析】有关反应：①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

③2Cu＋O22CuO，CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O

分析以上三组反应，可以看出：生成相同质量的Cu(NO3)2，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量(或物质的量)不相同，途径①消耗HNO3最多，途径②次之，途径③消耗HNO3最少。通过比较可以看出，生产Cu(NO3)2，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率。

7．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)

【答案】B

【解析】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，生成致密的保护膜阻止了反应的进行，B正确；Al箔能与稀HNO3反应放出气体，C错误；浓硝酸具有氧化性，能使红色石蕊试纸先变红后褪色，D错误。

8. 5 mL物质的量浓度为18 mol·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列说法正确的是(　　)

A.有0.09 mol的硫酸被还原

B.有0.045 mol的硫酸被还原

C.充分反应后体系无硫酸剩余

D.消耗的铜的质量一定小于2.88 g

【答案】D

【解析】浓硫酸与铜可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反应进行，硫酸逐渐消耗，其浓度也逐渐下降，当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此，参加反应的硫酸实际量要比理论计算值小。据题n(H2SO4)＝0.005 L×18 mol·L－1＝0.09 mol，参加反应的硫酸n(H2SO4)＜0.09 mol，被还原的硫酸小于0.045 mol，参加反应的铜小于2.88 g。

9. 将2.56 g Cu和一定量的浓HNO3反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12 L(标准状况)，则反应中消耗HNO3的物质的量为(　　)

A.0.05 mol   B.1 mol

C.1.05 mol   D.0.13 mol

【答案】D

【解析】参加反应的硝酸由两部分构成，一是被还原为氮氧化物的硝酸，为0.05 mol；二是作酸，生成Cu(NO3)2的硝酸，为0.08 mol，所以反应中消耗HNO3的物质的量为0.05 mol＋0.08 mol＝0.13 mol。

10．物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，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(　　)

A．1∶4  B．1∶5  C．2∶3  D．2∶5

【答案】A

【解析】设2 mol Zn参与反应，因Zn无剩余，则最终生成了2 mol Zn(NO3)2，显然含有4 mol NO，这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3；HNO3―→N2O过程中N元素的化合价＋5价―→＋1价，根据得失电子守恒有：2×n(Zn)＝n(HNO3)×4，则n(HNO3)＝1 mol，即有1 mol HNO3被还原。

11．下列关于浓硫酸和浓硝酸的说法中正确的是(　　)

A．常温下都不宜用铝制容器贮存

B．露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻

C．常温下都能与铜较快反应

D．露置在空气中，容器内酸液的浓度都降低

【答案】D

【解析】常温下，浓H2SO4和浓硝酸都能使铝钝化，A错误；浓硫酸有吸水性，露置在空气中质量增加，浓度降低，浓硝酸易挥发，质量变小，浓度变小。

12．下列关于硝酸的说法中正确的是(　　)

A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能

B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂

C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸

D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸

【答案】B

【解析】A项，加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。

13．回答下列问题。

(1)有时在实验室看到的硝酸显黄色，理由是_______________________________。

实验室保存硝酸的方法是________________________________________________。

(2)铜与足量浓硝酸反应时，表现酸性的硝酸与作氧化剂的硝酸物质的量之比为________。

(3)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________(填字母)。

A.FeCl3   B.NaCl

C.KNO3   D.Cu(NO3)2

(4)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有______，写出反应的离子方程式：_______________________________________。

向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：________________。

(5)从某金属粉末(含有Au、Cu、Ag)中分离出Au，加入的试剂是________________，写出Ag参与反应的化学方程式_________________________。

(6)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

Fe(NO3)2溶液________________________；

FeSO4溶液___________________________。

【答案】(1)由于硝酸见光或受热发生了分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致　应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处

(2)1∶1

(3)B

(4)NO2、NO

Cu＋4H＋＋2NO===2NO2↑＋2H2O＋Cu2＋、

3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

(5)稀硝酸　3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O

(6)浅绿色变棕黄色　不变色

14．如图所示甲是某学生验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是另外两位同学对甲装置改进后的装置：

(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生的反应的化学方程式是______________________。

(2)和甲装置相比，乙装置的优点是①_______________________________________；

②______________________________________________________________________。

(3)为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭活塞______，再打开活塞________，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入②试管，应该______________________________________。

【答案】(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

(2)①可以控制反应的发生和停止　②吸收NO2气体，防止污染环境

(3)c　ab　先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②

【解析】铜和浓硝酸反应的化学方程式是Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。根据题目给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，同时可以通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。实验丙中，实验时先关闭活塞c，再打开活塞a、b，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离，停止反应。欲使烧杯中的水进入②试管应该先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②。

15．回答下列问题。

如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题：

(1)造成上述现象的原因______________________________________________________。

(2)写出上述变化中的化学(或离子)方程式：______________________________。

(3)为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：_________。

【答案】(1)酸雨对雕像的腐蚀

(2)SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4，

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋H2O＋CO2↑

(3)CaO＋SO2===CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4

16．下图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。

(1)下列气体容易形成酸雨的是________。

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相混合，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的是________(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石灰　⑤开发新能源

A．①②③     B．②③④⑤     C．①③⑤     D．①③④⑤

【答案】(1)BD　(2)①SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4　②小　Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)　(3)C

【解析】　(1)SO2、NO2易形成酸雨。

(2)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致：SO2＋H2OH2SO3　2H2SO3＋O2===2H2SO4。

②雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应：SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。

17．(1)将红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中，剧烈反应，产生混合气体A，A在常温下不与空气作用，发生如下图所示的变化。

则：①写出下列物质的化学式：

丙__________，B____________，C__________，D____________。

②写出甲跟乙反应的化学方程式：______________________________。

③单质丙与溶液乙反应生成气体B的离子方程式：_______________________。

(2)如图是各物质的反应关系图：已知A和E都是黄色粉末，F有刺激性气味且有漂白性。请据此回答下列问题：

写出图中编号的化学方程式：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________。

【答案】(1)①Cu　NO　CaCO3　Cu(NO3)2

②C＋4HNO3CO2↑＋4NO2↑＋2H2O

③3Cu＋8H＋＋2NO===2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O

(2)①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2

②Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O

③2SO2＋O22SO3

【解析】(1)红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中产生混合气体A，A常温下不与空气反应，证明甲为碳，乙为HNO3，混合气体A中含有CO2和NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，故B为NO，C为CaCO3。单质丙与乙溶液(即稀HNO3)反应生成气体B(NO)和蓝色溶液D，知丙为铜，D为Cu(NO3)2。(2)A为淡黄色粉末，且与CO2反应，可知A为Na2O2，E为淡黄色粉末，且与C反应生成F，F有刺激性气味且有漂白性，可知F为SO2，E为S，C为O2，则B为Na2CO3，G为SO3，H为H2SO4。

18．将128 g铜置于一定量的浓硝酸中并微热。当铜片完全消失时，共收集到NO2和NO的混合气体44.8 L(标准状况)。

(1)写出上述过程中有关反应的离子方程式：____________________、____________________。

(2)完成该反应至少需要量取10 mol·L－1的浓硝酸________mL。

(3)混合气体中NO2的体积为______________ L，

NO的体积________ L(均为标准状况下)。

(4)将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O2使其充分反应，若要使溶液恰好充满容器，则理论上需要参加反应的O2的物质的量为________mol。

【答案】(1) Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

(2)600　(3)22.4　22.4　(4) 1

【解析】(1)首先是浓硝酸与铜发生反应产生硝酸铜、二氧化氮和水，然后当反应进行到一定程度，硝酸变稀后，稀硝酸与铜发生反应，产生硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式是Cu＋4H＋＋2NO=== Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(2)反应中被还原的HNO3生成NO、NO2混合气体，混合气体的物质的量为44.8 L÷22.4 L·

mol－1＝2 mol，未被还原的硝酸生成Cu(NO3)2,128 g÷64 g·mol－1＝2 mol，由氮原子守恒可知，n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO、NO2)＝2 mol×2＋2 mol＝6 mol，故需要硝酸的体积＝

6 mol÷10 mol·L－1＝0.6 L＝600 mL。(3)设混合气体中NO2、NO的物质的量分别为x mol、y mol，根据电子转移守恒及二者体积列方程计算，再根据V＝n·Vm计算各自的体积；根据电子得失守恒及二者体积，可得：x＋3y＝2×2；x＋y＝2，解得x＝1、y＝1，故二氧化氮的体积＝1 mol×22.4 L·mol－1＝22.4 L，NO的体积＝1 mol×22.4 L·mol－1＝22.4 L。(4)反应又生成HNO3，分析整个过程可知，铜提供的电子等于氧气获得的电子，由电子守恒可知，故需要氧气的物质的量为(2 mol×2)÷4＝1 mol。