1、第 3 课时 硝酸 人类活动对氮循环的影响课后篇巩固提升A 组 基础巩固1.长期放置的浓硝酸常显黄色。消除其中的黄色最好的方法是( )A.在光亮处放置 B.通入适量的空气C.加入足量水 D.加入漂白粉解析 浓硝酸长期放置,HNO 3 会分解 4HNO3 4NO2+O2+2H2O,产生的 NO2 溶于其中使溶液显黄色,通入适量空气,发生反应:4NO 2+O2+2H2O 4HNO3,可消除黄色。答案 B2.在 Cu 与稀硝酸的反应中,被还原的 HNO3 与参加反应的 HNO3 的物质的量之比为( )A.41 B.13C.31 D.14解析 Cu 与稀硝酸反应的化学方程式为 3Cu+8HNO3(稀)
2、 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,8 mol HNO3 参加反应时,2 mol HNO 3 得电子被还原,即被还原的 HNO3 与参加反应的 HNO3 的物质的量之比是 14。答案 D3.下列反应中硝酸既能表现出酸性又能表现出氧化性的是( )A.使石蕊溶液变红B.与铜反应放出 NO 气体且生成 Cu(NO3)2C.与 Na2CO3 反应放出 CO2 气体生成 NaNO3D.与 S 单质混合共热时生成 H2SO4 和 NO2解析 在 A、C 项的反应中 HNO3 均只表现出酸性。在 B、D 项的反应中 HNO3 中氮元素的化合价均降低表现出氧化性,并且在 B 项中又有 Cu(NO3)2 和
3、水生成,说明此反应中 HNO3 还表现出酸性。答案 B4.下列有关硝酸的叙述中正确的是( )A.浓、稀硝酸都只能使紫色石蕊溶液变红色B.硝酸能与 Na2SO3 反应生成 SO2C.可用 Na2S 与稀硝酸反应制取 H2SD.在碘化钾淀粉溶液中滴加稀硝酸 ,溶液变蓝色解析 浓、稀硝酸均具有氧化性,Na 2S、Na 2SO3、KI 均能被硝酸氧化,浓硝酸的强氧化性能使蓝色石蕊溶液先变红后退色。答案 D5.铜粉放入稀硫酸中,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( )A.FeCl3 B.NaClC.KNO3 D.Cu(NO3)2解析 加入 FeCl3 会发生反应 2
4、Fe3+Cu Cu2+2Fe2+,铜粉溶解; 加入 KNO3、Cu(NO 3)2 后相当于有 HNO3 存在,均会发生反应 8H+2N +3Cu 3Cu2+2NO+4H2O,铜粉溶解;加入-3NaCl 铜粉不会溶解。答案 B6. 导学号 50534110 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.反应完全所需时间: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,后者少解析 相同质量的铜分别与过量浓硝酸、稀硝酸发生反应:Cu+4HNO 3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O、3Cu+8HNO
5、 3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,前者反应较快,反应完全所需时间较短,所以 A 项不正确;消耗硝酸的物质的量前者多,所以 B 项正确; 前者生成红棕色 NO2,气体颜色深,所以 C 项不正确;铜的质量相同,则转移的电子数目一样多 ,所以 D 项不正确。答案 B7.在盛有一定量浓硝酸的试管中加入 6.4 g 铜片发生反应。请回答:(1)开始阶段,观察到的现象为 ,反应的化学方程式是 。 (2)反应结束后,铜片有剩余,再加入少量 20%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,反应的离子方程式是 。 (3)若 6.4 g 铜片消耗完时,共产生气体 2.8 L(标准状况)。则整个反应过程中所
6、消耗的硝酸的物质的量是 。 解析 (1)因为浓硝酸的氧化性很强,可以将铜氧化,同时它本身被还原为红棕色的 NO2 气体,所以现象是铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体。(2)反应后的溶液中有 N,加入稀硫酸后 ,N 与 H+又构成了强氧化性环境,N 会继续氧化铜单质。(3)生成盐的-3 -3 -3硝酸的物质的量 n(HNO3)=2n(Cu)=2 =0.2 mol;被还原的硝酸的物质的量 n(HNO3)=6.4 64 -1=0.125 mol。故整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量为 0.2 mol+0.125 2.8 22.4 -1mol=0.325 mol。答案 (1)铜片逐渐
7、溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体 Cu+4HNO 3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(2)3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H2O-3(3)0.325 mol8.硝酸是一种重要的工业原料。(1)实验室中通常保存在棕色试剂瓶中,原因是 ( 用化学方程式表示)。 (2)储运浓硝酸时通常用铁罐或铝罐,原因是 。 (3)硝酸是一种易挥发性的酸,用蘸浓硝酸和蘸浓氨水的玻璃棒靠近会产生大量白烟 ,白烟的成分是 。 (4)工业上通常用氨催化氧化法制硝酸,写出氨催化氧化的化学方程式 : ,硝酸工厂尾气的主要危害是 。 解析 硝酸见光易分解,需避光保存;铁、铝遇浓硝酸钝化,可用铁罐或
8、铝罐盛装; 硝酸蒸气与氨气反应生成的白烟是硝酸铵。硝酸工厂尾气中氮氧化物会引起酸雨。答案 (1)4HNO3(浓) 4NO2+O2+2H2O(2)常温时铁、铝遇浓硝酸钝化(3)NH4NO3(4)4NH3+5O2 4NO+6H2O 形成酸雨9. 导学号 50534111 将加热至红热的木炭 2.4 g 投入盛有足量的 12 molL-1 浓硝酸的试管中,立即塞好塞子,如图所示连接好装置(已检查装置气密性) 。(1)反应开始后,撤去酒精灯,试管 a 中除看到木炭剧烈反应直至最后消失外,还观察到的现象是 。 (2)试管 b 中最终 (填“ 有”或“无”)沉淀产生,原因是 。 (3)试管 c 中发生反应
9、的化学方程式为 。 (4)集气瓶 e 中最后收集到的气体为 ,理论上该气体的总体积为 L( 标准状况),实际数值 (填“ 大于 ”或“小于”)这个数值。 (5)若向 e 中通入 O2 至液体又重新充满整个集气瓶,则通入 O2 的体积为 L(标准状况,按生成气体的理论值计算)。 解析 此题考查木炭与浓硝酸的反应,C+4HNO 3(浓)CO2+4NO2+2H2O,3NO2+H2O 2HNO3+NO。混合气体通入 b 中,由于 NO2 与水反应生成的 HNO3 中和了 Ca(OH)2,故试管 b 中最终无沉淀产生 ,从 b 中出来的气体 NO 和 CO2 通入 c 中,CO 2 会与 Ba(OH)2
10、 反应从而消耗 CO2,d 中的 NaOH 溶液能够吸收未完全反应的 CO2,故 e 中收集到的气体为 NO。由相关反应方程式可知 :n(NO)= n(NO2)= n(C)=13 43mol,V(NO)= mol22.4 Lmol-16.0 L。通入 O2 后发生反应:43 2.4 12 -1=0.83 0.834NO+3O2+2H2O 4HNO3,可得 V(O2)= V(NO)=4.5 L。34答案 (1)试管上部充满红棕色气体(2)无 NO 2 与水反应生成的 HNO3(足量)中和了 Ca(OH)2(3)Ba(OH)2+CO2 BaCO3+H2O,Ba(OH)2+2CO2 Ba(HCO3)
11、2(4)NO 6.0 小于(5)4.5B 组 能力提升1.如下图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积 12 molL-1 的浓硝酸,加热充分反应后,下列微粒在体系中一定大量存在的是( )N Fe 3+ H + NO NO 2-3A. B.C. D.解析 主要考虑反应物相对量的多少和反应过程问题。如果铁粉不足,则生成硝酸铁;如果铁粉过量,则生成硝酸亚铁,不论哪种情况,溶液中一定存在有 N ,铁开始与硝酸反应时有二氧-3化氮生成,如果硝酸由浓变稀,则会有一氧化氮生成,因此生成的气体一定有二氧化氮,但无法确定是否有一氧化氮,所以 B 项正确。答案 B2.有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸溶液,其中 H2SO4
12、 和 HNO3 的物质的量浓度分别是 1 molL-1和 0.5 molL-1,取 10 mL 此混合酸溶液,向其中加入过量的铁粉 ,反应结束后产生标准状况下的气体的体积是(设反应中 HNO3 被还原成 NO)( )A.0.168 L B.0.112 LC.0.672 L D.0.224 L解析 10 mL 混合酸溶液中含有:n(H +)=0.01 L21 molL-1+0.01 L0.5 molL-1=0.025 mol,n(N)=0.01 L0.5 molL-1=0.005 mol,由于铁过量,先后发生的反应为:-33Fe+2N +8H+ 3Fe2+2NO+4H2O,Fe+2H+ Fe2+
13、H2,则:-33Fe+2N +8H+ 3Fe2+2NO+4H2O-30.005 mol 0.02 mol 0.005 mol反应后剩余 n(H+)=0.025 mol-0.02 mol=0.005 mol,则:Fe+2H+ Fe2+H20.005 mol 0.002 5 mol所以:n(NO)+n(H 2)=0.005 mol+0.002 5 mol=0.007 5 mol,即反应后生成标准状况下的气体体积是 0.007 5 mol22.4 Lmol-1=0.168 L。答案 A3.3.2 g 铜与过量硝酸(8 molL -1,30 mL)充分反应,硝酸的还原产物为 NO2 和 NO,反应后溶
14、液中所含 H+为 a mol,则此时溶液中所含 N 为( )-3A.(0.2+a) mol B.(0.1+a) molC.(0.05+a) mol D.a mol解析 反应后 N 存在于硝酸和硝酸铜中,nCu(NO 3)2=n(Cu)= =0.05 mol,n(HNO3)=a -3 3.2 64 -1mol,n(N )=2nCu(NO3)2+n(HNO3)=(0.1+a) mol。-3答案 B4.足量铜与一定量的浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和 NO2、 NO 的混合气体 2.24 L(标准状况),这些气体与一定体积 O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液
15、中加入 4 molL-1 NaOH 溶液至 Cu2+恰好完全沉淀,则消耗 NaOH 溶液的体积是 50 mL,下列说法正确的是( )A.参加反应的硝酸是 0.2 molB.消耗氧气的体积为 1.68 LC.铜和硝酸反应过程中转移的电子为 0.3 molD.混合气体中含 NO2 1.12 L解析 向所得 Cu(NO3)2 溶液中加入 NaOH 至沉淀达到最大量 ,溶液中溶质为 NaNO3,根据氮元素守恒,参加反应的硝酸的物质的量为 n(NaNO3)+n(NO、NO 2)=(501 4+) mol=0.3 mol,0-3故 A 项错误;Cu 2+2OH- Cu(OH)2,根据离子方程式求出参加反应
16、的 Cu 的物质的量 n(Cu)=5010-34 mol=0.1 mol,根据分析,铜失去的电子最终相当于给了氧气,根据得失电子数目12守恒,即 n(Cu)2=n(O2)4,即 n(O2)= mol=0.05 mol,即氧气的体积为 0.0522.4 L=1.12 L,故0.24B 项错误;铜和硝酸反应失去的电子物质的量为 0.12 mol=0.2 mol,故 C 项错误;设反应得到的混合气体中 NO 的物质的量为 x mol,则 NO2 的物质的量为(0.1-x) mol,根据得失电子数目守恒,即 3x+(0.1-x)=0.2,解得 x=0.05,因此 NO2 体积为 0.05 mol22.
17、4 Lmol-1=1.12 L,故 D 项正确。答案 D5.1.92 g Cu 投入一定量的浓硝酸中 ,Cu 完全溶解,生成气体颜色越来越浅 ,共收集到标准状况下的气体 672 mL,将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的氧气,恰好使气体完全溶于水,则通入的氧气的体积为( )A.504 mL B.336 mLC.224 mL D.168 mL解析 由题意分析整个过程可看作 HNO3 未参加氧化还原反应,而是 1.92 g Cu 被氧气氧化,由 2CuO2 知通入的氧气的体积为 336 mL。答案 B6.将一定质量由 Cu 和 CuO 组成的固体粉末加入到 100 mL 11
18、molL-1 的浓硝酸中,充分反应后,固体溶解完全,收集到 NO、NO 2 的混合气体 6.72 L(标准状况)。若将该混合气体与 2.24 L O2(标准状况) 混合并通入到足量水中,恰好完全反应生成 HNO3。(1)NO 的体积是 L,NO 2 的体积是 L(标准状况)。 (2)固体粉末中 Cu 单质的质量是 g。 (3)向浓硝酸反应后的溶液中加入 4 molL-1 的 NaOH 溶液,当 Cu2+恰好沉淀完时,需要 NaOH溶液的体积是 L。 解析 铜与浓硝酸反应的化学方程式为 Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,铜与稀硝酸反应的化学方程式为 3Cu+8HNO3
19、(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,设生成的 NO 的物质的量为 x,NO2 的物质的量为 y,反应中铜失去的电子总数等于硝酸得到的电子总数,则:x+y=6.72 22.4 -13x+y= 42.24 22.4 -1解得 x=0.05 mol y =0.25 mol(1)NO 的体积是 0.05 mol22.4 molL-1=1.12 L;NO2 的体积为 0.25 mol22.4 Lmol-1=5.6 L。(2)根据电子转移守恒可得 n(Cu)=2n(O2)=0.2 mol,所以 m(Cu)=0.2 mol64 gmol-1=12.8 g。(3)当溶液中的 Cu2+恰好完全沉淀时,
20、则溶液中的溶质是 NaNO3,依据氮原子个数守恒得,硝酸的物质的量是 n(NaNO3)+n(NO2)+n(NO)=0.111 mol,所以 n(NaNO3)=1.1 mol-0.3 mol=0.8 mol,即氢氧化钠的物质的量是 0.8 mol,所以 NaOH 溶液的体积 V= =0.2 =0.84-1L。答案 (1)1.12 5.6 (2)12.8 (3)0.27. 导学号 50534112 某兴趣小组设计出如图所示装置来进行铜与硝酸反应的实验,以探究化学实验的绿色化。(1)实验前,关闭活塞 b,向试管 d 中加水至浸没长导管口,塞紧试管 c 和 d 的胶塞,加热 c,其目的是 。 (2)在
21、 d 中加适量 NaOH 溶液 ,c 中放一小块铜片,由分液漏斗 a 向 c 中加入 2 mL 浓硝酸,c 中反应的化学方程式是 。再由 a 向 c 中加 2 mL 蒸馏水,c中的实验现象是 。 (3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是 ,理由是 。方案 反应物甲 Cu、浓硝酸乙 Cu、稀硝酸丙 Cu、O 2、稀硝酸解析 Cu 与浓硝酸反应生成的 NO2 气体是有毒气体,可溶于水中或碱液中,Cu 与稀硝酸反应生成的 NO 气体也是有毒气体,不溶于水或碱液,但可与 O2 反应生成 NO2。丙方案不产生NO 或 NO2,且硝酸只表现酸性,且耗酸量少,能体现绿色化学理念。答案 (1)检查装置气密性 (2)Cu+4HNO 3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 反应变缓,气体颜色变浅(3)丙 耗酸量最少,不产生 NO 或 NO2 等有毒气体
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