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,HNO3会分解4HNO34NO2+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:4NO2+O2+2H2O4HNO3,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.41B.13C.31D.14解析Cu与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,8 mol HNO3参加
2、反应时,2 mol HNO3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
3、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,Na2S、Na2SO3、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.FeCl3B.NaClC.KNO3D.Cu(NO3)2解析加入FeCl3会发生反应2Fe3+CuCu2+2Fe2+,铜粉溶解;加入KNO3、Cu(NO3)2后相当于有HNO3存在,均会发生反应8H+2N+3Cu3Cu2+2NO+4H2O,铜粉溶解;加入NaCl铜粉不
4、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+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O、3Cu+8HNO3(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
5、,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
6、的硝酸的物质的量n(HNO3)=2n(Cu)=2=0.2 mol;被还原的硝酸的物质的量n(HNO3)=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 mol=0.325 mol。答案(1)铜片逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,产生红棕色的气体Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(2)3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O(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
7、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+5O24NO+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,
8、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+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O,3NO2+H2O2HNO3+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
9、产生,从b中出来的气体NO和CO2通入c中,CO2会与Ba(OH)2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)= mol,V(NO)= mol22.4 Lmol-16.0 L。通入O2后发生反应:4NO+3O2+2H2O4HNO3,可得V(O2)=V(NO)=4.5 L。答案(1)试管上部充满红棕色气体(2)无NO2与水反应生成的HNO3(足量)中和了Ca(OH)2(3)Ba(OH)2+CO2BaCO3+H2O,Ba(OH)2+2CO2Ba(HCO3)2(4)NO6.0小于(5)4.5B组
10、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()NFe3+H+NONO2A.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
11、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 LB.0.112 LC.0.672 LD.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:3Fe+2N+8H+3Fe2+2NO+4H2O,Fe+2H+Fe2+H2,则:3Fe+2N+8H+3Fe2+2NO+4H2O0.005 mol0.02 mol0.005 mol反应后剩余n(H+)=0.0
12、25 mol-0.02 mol=0.005 mol,则:Fe+2H+Fe2+H20.005 mol0.002 5 mol所以:n(NO)+n(H2)=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,反应后溶液中所含H+为a mol,则此时溶液中所含N为()A.(0.2+a) molB.(0.1+a) molC.(0.05+a) molD.a mol解析反应后N存在于硝酸和硝酸铜
13、中,nCu(NO3)2=n(Cu)=0.05 mol,n(HNO3)=a mol,n(N)=2nCu(NO3)2+n(HNO3)=(0.1+a) mol。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
14、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、NO2)=(5014+) mol=0.3 mol,故A项错误;Cu2+2OH-Cu(OH)2,根据离子方程式求出参加反应的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B项错误;铜和硝酸反应失去的电子物质的量为0.
15、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 mol22.4 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 mLB.336 mLC.224 mLD.168 mL解析由题意分析
16、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 molL-1的浓硝酸中,充分反应后,固体溶解完全,收集到NO、NO2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,NO2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
17、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(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=3x+y=4解得x=0.05 moly=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=
18、12.8 g。(3)当溶液中的Cu2+恰好完全沉淀时,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 L。答案(1)1.125.6(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d中加适量N
19、aOH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、O2、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+4HNO3(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