高中化学 第3节 硝酸解析 人教版

第八章 第三节第3节 硝酸解析 人教版本栏目内容在学生用书中以活页形式单独装订成册！一、选择题1用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。下列不易区别其真伪的方法是()A测定密度B放入硝酸中C放入盐酸中 D观察外观【解析】铜锌合金也称黄铜，其外观与黄金相似，但其密度比黄金小，因其含有锌单质，放入硝酸、盐酸中都能反应，而黄金不与硝酸、盐酸反应。【答案】D2现有下列物质，其中必须保存在棕色瓶里的是()氯水氨水浓硝酸氢氧化钠溴A全部 B和C只有和 D和【解析】氯水见光发生反应2HClO2HClO2而变质，浓硝酸见光分解：4HNO34NO2O22H2O，为防止它们分解变质，必须贮存在棕色瓶里。【答案】C3某单质跟浓硝酸反应时，0.25 mol单质完全反应就消耗1 mol HNO3，则单质元素氧化后的化合价可能是()A1 B2C3 D4【解析】单质可能为非金属单质，反应掉的HNO3都作氧化剂，设单质元素氧化后的化合价为x，据得失电子数相等，则有如下关系：025 molx1 mol(54)(浓HNO3被还原为NO2)x4，为4价。单质也可能为金属单质，反应后为硝酸盐，反应掉的HNO3一部分作氧化剂，则：025 molx(1 mol0.25 molx)(54)x2，为2价。【答案】BD4将3.2 g Cu跟30.0 mL、10.0 molL1的HNO3充分反应，还原产物有NO和NO2。若反应后溶液中有a mol H离子，则此时溶液中含NO离子的物质的量为()A0.5a mol B(0.1a)molC0.1a mol D2a mol【解析】反应后：n(Cu2)0.05 mol由电荷守恒知：n(NO)(0.1a)mol。【答案】B5将22.4 g铁粉逐渐加入含HNO3 0.8 mol的稀硝酸中，反应生成的气体的物质的量(x)随消耗铁粉的物质的量(y)变化关系中，正确的是()【解析】开始HNO3过量，发生反应：Fe 4HNO3=Fe(NO3)3 NO2H2O02 mol 0.8 mol0.2 mol0.2 mol加入0.2 mol Fe时正好生成0.2 mol Fe(NO3)3及0.2 mol NO气体，再加入0.1 mol Fe粉，发生反应2Fe(NO3)3Fe=3Fe(NO3)2，气体的物质的量不再变化。【答案】C6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 molL1和0.1 molL1，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()A0.225 molL1 B0.375 molL1C0.450 molL1 D无法计算【解析】依题意n(H)2n(H2SO4)n(HNO3)20.01 mol0.04 mol0.06 mol，n(NO)0.04 mol，n(Cu)0.03 mol，按3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O反应，n(H)不足，用n(H)和方程式共同求得c(Cu2)0.225 molL1，故选A。【答案】A7硝酸铜是制备CuZnAl系催化剂的重要原料，制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用：Cu与稀硝酸反应制取，3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O；Cu与浓硝酸反应制取，Cu4HNO3=Cu(NO3)22NO22H2O；首先用氧气氧化铜屑生成氧化铜，氧化铜与稀硝酸反应制取，2CuO22CuO；CuO2HNO3=Cu(NO3)2H2O。下列说法不正确的是()A制取相同量的硝酸铜需硝酸的量最少B制取相同量的硝酸铜产生的有毒气体比少C三种方案中硝酸的利用率D三种方案的反应都可以在铁制容器中进行【解析】由制取硝酸铜三种设计方案的化学反应方程式可以判断：制备1 mol Cu(NO3)2中放出2/3 mol NO气体，硝酸的利用率为3/4中放出2 mol NO2气体，硝酸的利用率为1/2中没有气体放出，HNO3的利用率为100%，而稀硝酸与铁发生反应，且生成的Cu(NO3)2与铁反应。【答案】D8铜和镁的合金4.60 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(均为标准状况)，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()A13.0 g B7.05 gC8.51 g D15.6 g【解析】CuCu2Cu(OH)2MgMg2Mg(OH)2生成Cu(OH)2、Mg(OH)2的质量应是Cu、Mg质量加上转移电子的物质的量17 g/mol(OH摩尔质量)转移电子为：10.23 mol，沉淀质量为：4.60 g0.23 mol17 g/mol8.51 g。【答案】C914 g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸溶液完全反应，将放出的气体与1.12 L(标准状况下)氧气混合通入水中，恰好全部被水吸收，则合金中铜的质量是()A9.6 g B6.4 gC3.2 g D4.8 g【解析】Cu、Ag合金与HNO3反应过程如下：14 g Cu、Ag合金与HNO3反应，若是浓HNO3，还原产物是NO2或NO2与NO的混合物(随反应进行浓HNO3逐渐变稀)；若是稀HNO3，则还原产物是NO。该反应是氧化还原反应，Cu、Ag失电子，HNO3得电子，生成NO2或NO。由于NO2、NO和O2都被水吸收生成HNO3，即NO2、NO又将电子转移给O2，所以在整个反应过程中，相当于Cu、Ag失去的电子转移给0.05 mol O2；0.05 mol O2得电子数：0.0540.2 mol，即Cu、Ag共失去0.2 mol电子。设Cu为x mol、Ag为y mol，则所以铜的质量为m(Cu)64 g/mol0.05 mol3.2 g。【答案】C10如下图所示装置可用于()A加热NaHCO3制CO2B用Cu和稀HNO3反应制NOC用NH4Cl与浓NaOH溶液反应制NH3D用NaCl与浓H2SO4反应制HCl【解析】通过制气装置与气体收集装置综合进行考虑，很容易得出。【答案】B二、非选择题11(2020年海南单科)工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化(催化剂为铂铑合金丝网)、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：(1)氨催化氧化的化学方程式为_；(2)原料气中空气必须过量，其主要原因是_；(3)将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是_；(4)水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方程式为_，为了提高水对二氧化氮的吸收率，可采取的措施为_(答2项)。【答案】(1)4NH35O24NO6H2O(2)提高氨的转化率和一氧化氮的转化率(3)增大单位质量的催化剂和反应物的接触面积(4)3NO2H2O=2HNO3NO加压降温12(2020年北京理综)由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验(部分产物略去)：(1)取少量溶液X，加入过量的NaOH溶液，有沉淀生成。取上层清液，通入CO2，无明显变化，说明样品中不含有的物质是(填写化学式)_。(2)Z为一种或两种气体：若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液，则反应中能同时生成两种气体的化学方程式是_。若Z为两种气体的混合物，试剂a为适量水，则Z中两种气体的化学式是_。(3)向Y中通入过量氯气，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是(填写离子符号)_。(4)取Y中的溶液，调pH约为7，加入淀粉KI溶液和H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol I时，共转移3 mol电子，该反应的离子方程式是_。(5)另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Y中的红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中的物质用化学式表示)_。【解析】首先要注意框图中量的描述“过量”，然后做大致的推断，再根据具体的设问提供的信息具体分析。大致猜想：“浓酸”和“两种气体”可推知“浓酸”可能为浓硫酸或浓硝酸，金属元素只有Fe、Cu，则溶液X可能为Fe2(SO4)3、CuSO4、Al2(SO4)3或Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、Al(NO3)3。两种气体可能为SO2、CO2或NO2、CO2，不可能为NO2、NO，因浓酸过量。Y中溶液定有Fe2，还可能有Al3。Y中固体定有Fe(前述过量Fe粉)、Cu。(1)若有Al，则应有2AlOCO23H2O=2Al(OH)3CO，或AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，有白色沉淀产生。“无明显变化”说明原混合物中无Al。(2)“若Z只为一种气体，试剂a为饱和NaHCO3溶液”，则Z为CO2，两种气体中一种与NaHCO3溶液反应生成CO2，应为SO2：SO22NaHCO3=Na2SO32CO2H2O，则浓酸为浓硫酸。若Z为两种气体的混合物，a为适量水，则其中一种为NO2：3NO2H2O=2HNO3NO，气体Z为NO与CO2的混合气体，则浓酸为浓硝酸。(3)Y中溶液中有大量的Fe2，少量H，固体为Fe、Cu，通入过量Cl2，并不断搅拌，则发生的反应有：Cl22Fe2=2Fe32Cl，Cl2H2O=HClHClO,2HFe=Fe2H2，HClOHCu=Cu2ClH2O,2Fe3Cu=2Fe2Cu2。所以溶液中的阳离子有Fe3、Cu2、H。(4)当消耗2 mol I时，共转移3 mol电子，且有红褐色沉淀Fe(OH)3生成。则I与Fe2共同还原H2O2：4I2Fe23H2O2=2I22Fe(OH)3。(这是一个新动向，氧化剂或还原剂不止一种的氧化还原反应离子方程式的书写！)(5)通过前面的分析已知原样品中一定有CuO和C，一定无Al，Fe2O3、Fe是否存在不能确定。“另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Cu”，则一定不会发生FeCu2=Fe2Cu，则原样品中无Fe，可能的组合有：CuO、C；CuO、C、Fe2O3。【答案】(1)Al(2)C2H2SO4(浓)CO22SO22H2ONO、CO2(3)Cu2、Fe3、H(4)2Fe23H2O24I=2Fe(OH)32I2(5)CuO、CCuO、C、Fe2O313某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条的燃烧？”由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案(忽略N2O4的存在，图中铁架台等夹持仪器均已略去)：.实验装置如下图所示(1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气。写出该反应的化学方程式：_。(2)当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？_(填“正确”或“不正确”)，理由是_。.实验装置如下图所示(1)写出浓硝酸受热分解的化学方程式：_。(2)实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学提出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？_(填“正确”或“不正确”)，理由是_。.为了更能直接说明“NO2能否支持木条的燃烧”这一问题，请你重新设计一个简单的实验方案，简述实验原理和主要操作。【答案】.(1)2Cu(NO3)22CuO4NO2O2(2)正确硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气体积分数相当，空气中带火星的木条不复燃，而在NO2和O2混合气体中木条复燃，所以NO2能支持燃烧.(1)4HNO3=4NO2O22H2O(2)不正确带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生大量水蒸气所致.用金属铜与浓HNO3反应制取NO2气体并用浓硫酸干燥，再将带火星木条伸入NO2中观察现象14(2020年上海单科)烟气中NOx是NO和NO2的混合物(不含N2O4)。(1)根据废气排放标准，1 m3烟气最高允许含400 mg NOx。若NOx中NO质量分数为0.85，则1 m3烟气中最高允许含NO_L(标准状况，保留2位小数)。(2)工业上通常用溶质质量分数为0.150的Na2CO3水溶液(密度1.16 g/mL)作为NOx吸收剂，该碳酸钠溶液物质的量浓度为_mol/L(保留2位小数)。(3)已知：NONO2Na2CO32NaNO2CO22NO2Na2CO3NaNO2NaNO3CO21 m3含2 000 mg NOx的烟气用质量分数为0.150的碳酸钠溶液吸收。若吸收率为80%，吸收后的烟气_排放标准(填“符合”或“不符合”)，理由：_。(4)加入硝酸可改变烟气中NO和NO2的比，反应为：NO2HNO33NO2H2O当烟气中n(NO)n(NO2)23时，吸收率最高。1 m3烟气含2 000 mg NOx，其中n(NO)n(NO2)91。计算：()为了达到最高吸收率，1 m3烟气需用硝酸的物质的量(保留3位小数)。()1 m3烟气达到最高吸收率90%时，吸收后生成NaNO2的质量(假设上述吸收反应中，反应比反应迅速。计算结果保留1位小数)。【解析】(1)22.4 L/mol0.25 L。(2)c(Na2CO3)1.64 molL1。(4)()30n(NO)46n(NO)2 gn(NO)0.057 molNO2HNO33NO2H2O x 2x 3xx0.017 6 moln(HNO3)2x0.035 mol。()加入HNO3使NO与NO2物质的量之比达到23时NO2的实际物质的量已经变为：0.0573x0.059 mol，NO的实际物质的量已经变为：0.057x0