时　硝酸的性质和制备

1、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-、Fe3+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(C)A.不含N可能含Fe3+B.含有N、I-、Cl-C.含I-但不能确

2、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:NO2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;CO2通入CaCl2溶液中,两者不发生反应,无明显现象;NH3通入AlCl3溶液中,产生白色胶状沉淀;SO2可使酸性KMnO4溶

3、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

4、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.14B.15C.23D.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还原的硝酸的物质的量之比是14,即4Zn+10HNO3(稀)4Zn(NO3)2+N2O+5H2O。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N2

5、O5B.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NH3N2,从原理上看,NH3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NH3N2是氧化过程,可添加氧化剂NO2,达到实验目的,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

6、的是(A)A.H2SO4浓度为5 mol·L-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,H2SO4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+

7、2N3Cu2+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 gC.8.26 g D.7.04 g解析:4.6

8、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 g·mol-1×0.230 mol=8.51 g。10.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 mol·L-1和0.1 mol·L-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 mol·L-1B.0.375 mol·L-1C.0.450 mol·L

9、-1D.无法计算解析:依题意n(H+)=2n(H2SO4)+n(HNO3)=2×0.01 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+2N3Cu2+2NO+4H2O反应,n(H+)不足,用n(H+)和方程式共同求得n(Cu2+)=0.225 mol·L-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

10、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(NO2)=。 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 mol·L-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

11、最后剩余N的一半,即×0.6 mol=0.3 mol,m(Cu)=64 g·mol-1×0.3 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HNO3,需补充O2。由4NO2+O2+2H2O4HNO3 4 mol 22.4 L 0.2 molV(O2)V(O2)=1.12 L。(4)结合(2)中分析,消耗n(Cu)=0.3 mol,被还原 n(HNO3)=n(NO)+n(NO2)=1.0 mol-0.6 mol=

12、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(NO2)=n(NO)n(NO2)=0.10.3=13。答案:(1)10 mol·L-1(2)19.2 g(3)1.12(4)1312.(2019·宁波北仑中学高一期中选考)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

13、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+4H2O。答案:(1)N2NO2NH4NO3(2)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O13.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

14、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:(

15、1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应,生成NO2、CO2、H2O,由于NO2为红棕色气体,故三颈瓶中的气体为红棕色。(2)将NO2、CO2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,BaCO3不溶解以沉淀形式析出。Ba(OH)2溶液不能用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

16、具有酸性,B错误;O2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+4HNO3(浓)4NO2+CO2+2H2O(2)BaCO3不能Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2浓度较低,不能形成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+2NaOHNaNO3+NaNO2+

17、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

18、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+2NCu2+2NO2+2H2O(2)3NO2+H2O2HNO3+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.(2019·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,NO2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 mol·L-1 的NaOH溶液,恰好使溶液中的C