1、第二单元 生产生活中的含氮化合物第三课时 硝酸的性质和制备基础过关1.有关硝酸化学性质的叙述中,正确的是( D )A.浓、稀硝酸滴到蓝色石蕊试纸上试纸最终都变红色B.硝酸能与 Na2CO3反应,但不生成 CO2C.硝酸可与 Na2S反应制得 H2S气体D.浓硝酸因分解放出的 NO2又溶解于硝酸而呈黄色解析:浓硝酸有强氧化性,使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,A 错误;HNO3与 Na2CO3反应生成 CO2,B错误;硝酸可以氧化 H2S,所以得不到H2S气体,C 错误。2.某强酸性溶液中可能存在 N 、Cl -、I -、Fe 3+中的一种或几种,向该溶液中加入溴水,单质溴被还原,由此推断该溶液中(
2、C )A.不含 N 可能含 Fe3+B.含有 N 、I -、Cl -C.含 I-但不能确定是否含 Cl-D.含有 Fe3+解析:向该溶液中加入溴水,单质溴被还原,由此推断该溶液中一定有I-,Fe3+有较强氧化性,酸性条件下 N 有强氧化性,与 I-都不能共存,Cl-可能存在,故 C正确。3.下列实验过程中,溶液始终无明显现象发生的是( B )A.NO2通入 FeSO4溶液中B.CO2通入 CaCl2溶液中C.NH3通入 AlCl3溶液中D.SO2通入酸性 KMnO4溶液中解析:NO 2通入 FeSO4溶液中生成具有强氧化性的 HNO3,使 Fe2+转化为Fe3+,溶液由淡绿色变为黄色;CO 2
3、通入 CaCl2溶液中,两者不发生反应,无明显现象;NH 3通入 AlCl3溶液中,产生白色胶状沉淀;SO 2可使酸性KMnO4溶液褪色。4.(双选题)较活泼的金属锌与不同浓度的 HNO3反应时,可得到不同价态的还原产物。如果起反应的锌和 HNO3的物质的量之比为 410,则 HNO3的还原产物可能为( CD )A.NO2 B.NO C.N2O D.NH4NO3解析:4 mol Zn 失去 8 mol电子生成 4 mol Zn2+,如果 HNO3的还原产物中有两个氮原子,每个氮原子得到 4个电子,还原产物中氮元素的化合价为+5+(-4)=+1,可能是 N2O。如果 HNO3的还原产物中有一个变
4、价的氮原子,这个氮原子得到 8个电子,还原产物中氮元素的化合价为+5+(-8)=-3,可能是 NH4NO3。5.物质的量之比为 25 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 )A.14 B.15 C.23 D.25解析:锌与稀硝酸反应时硝酸既表现酸性又表现氧化性,根据原子守恒和电子守恒,2 mol 锌失去 4 mol电子,生成 2 mol锌离子,由于生成硝酸锌,则其结合的硝酸根离子是 4 mol,则剩余的 1 mol的硝酸被还原为 N2O就得到 4 mol电子,硝酸也全部反应,则该反应中被还原的硝酸与未被
5、还原的硝酸的物质的量之比是 14,即4Zn+10HNO3(稀) 4Zn(NO3)2+N2O+5H 2O。故选 A。6.依据下图中氮元素及其化合物的转化关系,判断下列说法不正确的是( B )A.X是 N2O5B.可用排空气法收集 NO气体C.工业上以 NH3、空气、水为原料生产硝酸D.由 NH3N 2,从原理上看,NH 3可与 NO2反应实现解析:X 为+5 价的氮的氧化物,化学式为 N2O5,A正确;NO 遇空气中的氧气氧化为 NO2,不可用排空气法收集 NO气体,B 错误;工业上氨催化氧化制硝酸,涉及原料为 NH3、空气、水,C 正确;由 NH3N 2是氧化过程,可添加氧化剂 NO2,达到实
6、验目的,D 正确。7.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液 200 mL,平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解 19.2 g(已知硝酸只被还原为 NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析或结果错误的是( A )A.H2SO4浓度为 5 molL-1B.OA段产生的是 NO,AB段的反应为 Fe+2Fe3+ 3Fe2+,BC段产生氢气C.第二份溶液中最终溶质为 FeSO4D.混合酸中 N 物质的量为 0.2 mol解析:反应最多消耗 22.4 g铁,也就是 0.4 mol,所有溶解的铁最终都生成 FeSO4,所以每份含硫酸 0.4 mol,H2S
7、O4是 4 mol/L,A 错误;铁先与硝酸反应,生成三价铁离子和一氧化氮,之后 AB段是铁与铁离子反应生成 Fe2+,B正确;硝酸全部被还原,没有显酸性的硝酸,因为溶液中有 S ,最终溶质为 FeSO4,C正确;消耗 19.2 g铜为 0.3 mol,有离子反应 3Cu+8H+2N 3Cu2+4H2O+2NO,硝酸有 0.2 mol,D 正确。8.下列各组中,所含离子在溶液中能大量共存的是( C )A.N 、Na +、S 、OH -B.N 、H +、Cl -、CC.K+、N 、N 、Cl -D.Ca2+、N 、N 、Si解析:A 中 N 和 OH-不能大量共存;B 中 H+和 C 不能大量共
8、存;D中 Ca2+和 Si 不能大量共存。9.铜和镁的合金 4.6 g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL的 NO2气体和 336 mL的 N2O4气体(都已折算到标准状况),在反应后的溶液中,加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为( B )A.0.02 g B.8.51 g C.8.26 g D.7.04 g解析:4.6 g 铜、镁合金失电子的物质的量为+ 2=0.230 mol,结合 Cu(OH)2、Mg(OH) 2 中 OH-的物质的量与 4.6 g铜、镁合金失电子的物质的量相等,则沉淀的质量为 4.6 g+17 gmol-10.230 mol=8.51 g。10.
9、在某 100 mL的混合液中,硝酸和硫酸的物质的量浓度分别为0.4 molL-1和 0.1 molL-1,向该混合液中加入 1.92 g铜粉,加热,充分反应后,所得溶液中的 Cu2+浓度为( A )A.0.225 molL-1 B.0.375 molL-1C.0.450 molL-1 D.无法计算解析:依题意 n(H+)=2n(H2SO4)+n(HNO3)=20.01 mol+0.04 mol=0.06 mol,n(N )=0.04 mol,n(Cu)=0.03 mol,在酸性溶液中,N 有氧化性,所以按 3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H 2O反应,n(H +)不足,用 n(H+)和
10、方程式共同求得 n(Cu2+)=0.225 molL-1,故选 A。能力提升11.将 28.8 g 铜与 100 mL一定浓度的硝酸反应,最后铜还有剩余,溶液中 N 的物质的量变化如图所示。请回答:(1)原浓硝酸的物质的量浓度为 。 (2)图中的硝酸完全反应后,消耗的铜的质量 m(Cu)= 。 (3)若溶液中 N 的物质的量减少到 0.8 mol时,硝酸的还原产物只有 NO2,将此时生成 NO2溶于水完全转化为 HNO3,计算理论上需要补充标准状况下的 O2的体积 V(O2)= L。 (4)若整个反应过程中生成的气体只有 NO和 NO2,计算其中 NO和 NO2的体积比,V(NO)V(NO 2
11、)= 。 解析:(1)由题图可看出,原浓硝酸中含 HNO3物质的量等于 n(N )=1 mol,c(HNO3)= =10 molL-1。(2)最后铜还有剩余,故 1.0 mol HNO3完全反应,生成物溶液全部是Cu(NO3)2,反应消耗的铜的物质的量等于 Cu2+的物质的量,等于最后剩余 N 的一半,即 0.6 mol=0.3 mol,m(Cu)=64 gmol-10.3 mol=19.2 g。(3)溶液中 N 由 1 mol减少到 0.8 mol,说明有 0.2 mol HNO3被还原,还原产物只有 NO2,即 n(NO2)=0.2 mol,将 0.2 mol NO2溶于水完全转化为 HN
12、O3,需补充 O2。由 4NO2 + O 2 + 2H 2O 4HNO34 mol 22.4 L0.2 mol V(O2)V(O2)= =1.12 L。(4)结合(2)中分析,消耗 n(Cu)=0.3 mol,被还原 n(HNO 3)=n(NO)+n(NO2)=1.0 mol-0.6 mol=0.4 mol由电子守恒 3n(NO)+n(NO2)=n(Cu)2联立得 n(NO)=0.1 mol,n(NO2)=0.3 mol,V(NO)V(NO 2)=n(NO)n(NO 2)=0.10.3=13。答案:(1)10 molL -1 (2)19.2 g(3)1.12 (4)1312.(2016宁波北仑
13、中学高一期中选考)下图是某元素及其重要化合物之间的相互转化关系图(生成物中不含该元素的物质均已略去)。其中 A是单质,D 在常温下呈气态,F 可用作氮肥。据此,请回答下列问题:(1)写出以下物质的化学式:A ,D ,F 。 (2)写出 EC 变化的化学方程式: 。 解析:(1)A 是单质,D 在常温下呈气态,F 可用作氮肥,说明是含有氮元素的化合物,则 A是氮气,C 是 NO,D是 NO2,E是硝酸,F 是硝酸铵。(2)金属铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO 和水,反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H 2O。答案:(1)N 2 NO 2 NH 4NO3(2)
14、3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H 2O13.某化学学习小组采用下列装置,对浓硝酸与木炭的反应进行探究。请回答下列问题:(1)检查装置气密性后,将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态,立即伸入三颈瓶中,并塞紧瓶塞,滴加浓硝酸,可观察到三颈瓶中气体的颜色为 ,产生该气体的化学反应方程式是 。 (2)装置 C中盛有足量 Ba(OH)2溶液,反应一段时间后可观察到 C中出现白色沉淀,该白色沉淀为 (写化学式)。其中的 Ba(OH)2溶液 (填“能”或“不能”)用 Ca(OH)2溶液代替,理由是 。 (3)装置 B的作用是 。 (4)装置 D中收集到了无色气体,部分同学认为是
15、 NO,还有部分同学认为是 O2。下列对该气体的检验方法合适的是 (填序号)。 A.敞口观察集气瓶内气体的颜色变化B.将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内,观察试纸是否变红C.将带火星的木条伸入集气瓶中,观察木条是否复燃如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气,则氧气的来源是 。解析:(1)装置 A中发生的是浓硝酸与木炭的反应,生成NO2、CO 2、H 2O,由于 NO2为红棕色气体,故三颈瓶中的气体为红棕色。(2)将 NO2、CO 2通入 Ba(OH)2溶液中分别生成 Ba(NO3)2和 BaCO3,由于Ba(OH)2溶液足量,故溶液为碱性环境,BaCO 3不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能
16、用 Ca(OH)2溶液代替,因为 Ca(OH)2微溶于水,溶液中 Ca(OH) 2含量太少,浓度太低,不足以完全吸收生成的酸性气体,导致溶液呈酸性,从而不能生成 CaCO3沉淀。(3)装置 B可以防止装置 C中酸性气体因溶解速率太快而出现倒吸。(4)NO 与足量 O2反应生成红棕色的 NO2,A正确;NO 和 O2均不具有酸性,B 错误;O 2能使带火星的木条复燃,而 NO不能,C 正确。装置A中除发生木炭与浓硝酸的反应外,还发生浓硝酸的分解反应。答案:(1)红棕色 C+4HNO 3(浓) 4NO2+CO 2+2H 2O(2)BaCO3 不能 Ca(OH) 2溶液中 Ca(OH)2浓度较低,不
17、能形成 CaCO3沉淀(3)防倒吸 (4)AC 浓硝酸的分解14.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2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O实验过程 实验现象.检查装置的气密性.打开分液漏斗活塞,将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中,关闭活塞。中产生大量的红棕色气体,红棕色气体在中变为无色,气体通过后依然为无色,通过后变为红棕色(1)中发生反应的离子方程式是 。 (2)中发生反应
18、的化学方程式是 。 (3)装置中盛放的药品分别是 、 、 、 。 (4)的操作是 , 目的是 。 (5)能说明浓硝酸比稀硝酸氧化性强的现象是 。 解析:实验目的是探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,根据查阅资料设计利用的实验原理是将制取获得的 NO分别通入稀硝酸和浓硝酸中,由气体颜色变化证明稀硝酸不能氧化 NO,而浓硝酸能将 NO氧化为NO2。(1)由给定药品中铜片和浓硝酸反应得到的是 NO2气体。(2)利用 NO2与 H2O反应生成实验需要的 NO气体。(3)中盛放蒸馏水,中盛放稀硝酸,中盛放浓硝酸,中盛放NaOH溶液作为尾气吸收装置。(4)为了防止装置中存在的 O2与 NO反应造成干扰,的操作
19、是打开止水夹,向装置中通入一段时间 N2,排尽装置中的空气。答案:(1)Cu+4H +2N Cu2+2NO2+2H 2O(2)3NO2+H2O 2HNO3+NO(3)蒸馏水 稀硝酸 浓硝酸 NaOH 溶液(4)打开止水夹,通一段时间 N2,关闭止水夹 赶尽装置中的空气(或氧气)(5)中液面上方为无色,中液面上方变为红棕色15.(2016浙江宁波北仑中学高一期中选考)将 28.8 g铜与 140 mL 一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的 NO和 NO2混合气体在标准状况下的体积为 11.2 L,请回答:(1)NO的体积为 L,NO 2的体积为 L。 (2)将产生的气体完全释放后,向溶液中加入 V mL a molL-1 的NaOH溶液,恰好使溶液中的 Cu2+全部转化为沉淀,则原硝酸溶液的浓度为molL -1。 (3)若铜与硝酸刚好反应完全,则原硝酸溶液的浓度为 molL -1。解析:(1)V(NO)+V(NO 2)=11.2 L再由电子守恒可得: 2= 3+ 1由解得 V(NO)=4.48 L,V(NO2)=6.72 L。(2)由氮元素的守恒:N 最终以 NO、NO 2及 NaNO3形式存在,所以原硝酸的浓度是= molL-1。(3)若铜与硝酸刚好反应完全,则原硝酸溶液的浓度为=10 molL-1。答案:(1)4.48 6.72(2)(3)10
