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高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第二单元 重要的含氮化工原料教学课件ppt
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这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第二单元 重要的含氮化工原料教学课件ppt，文件包含722硝酸分层练习原卷版docx、722硝酸分层练习解析版docx等2份课件配套教学资源，其中PPT共0页， 欢迎下载使用。
7.2.2硝酸 课后分层练 1．往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是( ) A．前者基本没有改变，后者变棕黄色 B．前者变棕黄色，后者也变棕黄色 C．前者变棕黄色，后者基本没有改变 D．两者都基本没有改变 [答案] C [解析]Fe2＋和NOeq \o\al(－,3)、SOeq \o\al(2－,4)在溶液中可以大量共存，但加入盐酸后，NOeq \o\al(－,3)在酸性条件下表现出强氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色。SOeq \o\al(2－,4)与H＋在水溶液中不能结合成浓硫酸，不能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液颜色基本没有改变。 2．下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( ) A．稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性 B．铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性 C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——仅强酸性 [答案] D [解析]稀硝酸使紫色石蕊溶液变红体现硝酸的酸性，A正确；稀硝酸具有氧化性，与Fe反应产生硝酸盐、NO和水，不能产生氢气，这是它的强氧化性，B正确；浓硝酸不稳定，见光易分解产生NO2、O2和水，所以浓硝酸要放在棕色试剂瓶中避光保存，C正确；稀硝酸具有酸性，能与氢氧化亚铁发生中和反应，但它同时具有强氧化性，会把反应产生的Fe2＋氧化为Fe3＋，不仅仅表现酸性，D错误。 3．下列各组离子能在溶液中大量共存的是( ) A．Na＋、Fe2＋、NOeq \o\al(－,3)、H＋ B．Na＋、H＋、HCOeq \o\al(－,3)、NOeq \o\al(－,3) C．K＋、NHeq \o\al(＋,4)、SOeq \o\al(2－,4)、OH－ D．H＋、Cu2＋、NOeq \o\al(－,3)、SOeq \o\al(2－,4) [答案] D [解析]酸性条件下，NOeq \o\al(－,3)具有强氧化性，能将Fe2＋氧化为Fe3＋， A错误； H＋和HCOeq \o\al(－,3)反应生成CO2和H2O, B错误； NHeq \o\al(＋,4)和OH－反应生成弱碱NH3·H2O, C错误；四种离子间不反应， D正确。 4．以下关于铜跟浓硝酸、稀硝酸反应的说法中错误的是( ) A．1 mol浓硝酸被还原转移2 mol电子 B．铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈 C．铜与浓、稀硝酸反应都不需要加热 D．生成等量的硝酸铜，消耗浓硝酸的量多 [答案] A [解析]1 mol浓HNO3被还原生成1 mol NO2，转移1 mol电子，A项错误；浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，Cu与浓HNO3反应比与稀HNO3反应剧烈，B项正确；Cu与浓、稀HNO3反应都不需要加热，C项正确；浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，根据得失电子守恒可判断生成等量的Cu(NO3)2，消耗浓HNO3的量多，D项正确。 5．某实验过程如图所示，③试管中的现象是( ) A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应 B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色 C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体 D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色 [答案] D [解析]加入稀H2SO4，相当于加入H＋，溶液中的H＋和NOeq \o\al(－,3)使铜片继续溶解生成NO，NO遇空气被氧化成红棕色的NO2。 6．下列说法正确的是 ( ) A．浓硝酸和浓硫酸都应保存在棕色试剂瓶中 B．NaOH溶液用带有橡胶塞的试剂瓶保存 C．工业制得的浓盐酸、浓硝酸通常带有黄色是Fe3＋所致 D．铝质或铁质容器可贮运浓硫酸、浓硝酸和浓盐酸这三大强酸 [答案] B [解析]A项，浓HNO3见光或受热易分解，应保存在棕色试剂瓶中并密封置于阴凉处，浓硫酸应密封置于干燥处，不必保存在棕色瓶中；B项，NaOH易与玻璃中的SiO2反应，不宜用玻璃塞，应用橡胶塞；C项，浓盐酸显黄色，是由于含Fe3＋，浓HNO3显黄色是由于它分解产生了NO2，NO2又溶于其中的缘故；D项，铁、铝遇冷的浓H2SO4、浓HNO3钝化，但Fe、Al均可与浓盐酸反应。 7．碳与浓硝酸共热，产生的气体分为两份，第一份气体先通入适量蒸馏水中再通入石灰水中；第二份气体直接通入石灰水中，则石灰水的变化可能是( ) A．第一份不变浑浊；第二份变乳白色 B．第一份变乳白色；第二份不变浑浊 C．第一份变乳白色；第二份变乳白色 D．第一份不变浑浊；第二份不变浑浊 [答案] B [解析]碳与浓硝酸共热，产生NO2和CO2的混合气体，第一份气体先通入适量蒸馏水中，NO2与水反应生成硝酸和NO，NO和剩余气体(CO2)通入石灰水中，石灰水变乳白色浑浊；第二份气体直接通入石灰水中，NO2与水反应生成硝酸，再和石灰水反应，石灰水不变浑浊。 8．0.3 mol Cu和含1.2 mol HNO3的浓硝酸充分反应后，生成NO2的量为( ) A．0.2 mol B．0.6 mol C．小于0.6 mol D．大于0.6 mol [答案] C [解析]因铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以放出的NO2小于0.6 mol。 9．有一瓶可能部分被氧化的Na2SO3溶液，某同学取少量此溶液，滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硝酸，充分振荡后，仍有白色沉淀。下述有关此实验的结论正确的是( ) A．Na2SO3已部分被空气中的氧气氧化 B．加入BaCl2溶液后，生成的沉淀中一定含有BaSO4 C．加足量硝酸后的白色沉淀一定是BaSO4 D．此实验能确定Na2SO3是否部分被氧化 [答案] C [解析]硝酸能与亚硫酸钡反应生成硫酸钡，则无法判断Na2SO3是否部分被空气中的氧气氧化，A错误；实验不能判断亚硫酸钠是否被氧化，则加入BaCl2溶液后，生成的沉淀中不能确定是否含有BaSO4，B错误；加足量硝酸后无论亚硫酸钠是否被氧气氧化，一定可以被硝酸氧化，则白色沉淀一定是BaSO4，C正确；此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化，D错误。 10．为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图实验(实验过程中活塞2为打开状态)，下列说法中不正确的是( ) A．关闭活塞1，加入稀硝酸至液面a处 B．在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率 C．通过关闭或开启活塞1可以控制反应的进行 D．反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，但不能证明该气体为NO [答案] A [解析]关闭活塞1，将无法加液体到液面a，A错误；加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率，B正确；关闭活塞1，生成的NO把稀硝酸压向右边，使铜丝与稀硝酸分离，C正确；想证明该气体为NO，必须使NO与O2接触，生成红棕色的NO2，D正确。 11．已知3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是( ) A．Cu作还原剂，HNO3作氧化剂 B．HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性 C．每生成22.4 L(标准状况)NO就有3 mol的电子转移 D．如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NO [答案] D [解析]A．根据方程式可知，铜元素的化合价从0价升高到＋2价，失去2个电子，铜作还原剂，硝酸中氮元素的化合价从＋5价降低到＋2价，得到3个电子，硝酸作氧化剂，A正确；B．8 mol HNO3有2 mol作氧化剂，体现氧化性，即HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性，B正确；C．22.4 L(标准状况)NO的物质的量为1 mol，转移1 mol×(5－2)＝3 mol电子，C正确；D．8 mol HNO3有2 mol作氧化剂，被还原，生成2 mol NO，则如果有8 mol HNO3被还原，则生成8 mol NO，D错误，答案选D。 12．在100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol/L和0.1 mol/L，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Cu2＋的物质的量浓度是( ) A．0.15 mol/L B．0.225 mol/L C．0.35 mol/L D．0.45 mol/L [答案] B [解析]由于本题溶液中存在HNO3、H2SO4，所以c(H＋)>c(NOeq \o\al(－,3))，而在Cu与HNO3反应中，实际参加反应的n(H＋)∶n(NOeq \o\al(－,3))＝8∶2，所以要依据离子方程式来计算。 3Cu ＋ 8H＋＋ 2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3 8 2 3 eq \f(1.92,64) eq \o(\s\up12(0.4＋0.2),\s\do4(×0.1)) 0.4×0.1 由此可知H＋的量不足，完全反应，则：n(Cu2＋)＝eq \f(0.4＋0.2×0.1×3,8) mol＝0.022 5 mol，c(Cu2＋)＝eq \f(0.022 5 mol,0.1 L)＝0.225 mol/L。 13．下列离子方程式正确的是( ) A．硫酸铵溶液与氢氧化钡溶液共热：NHeq \o\al(＋,4) ＋ SOeq \o\al(2－,4) ＋ OH－ ＋ Ba2＋ ===NH3↑ ＋ H2O ＋ BaSO4↓ B．稀硝酸溶液中加入Zn片：Zn ＋ 2H＋ ===Zn2＋ ＋H2↑ C．稀硝酸溶液中加入氧化铜固体：CuO ＋ 2H＋===Cu2＋ ＋ H2O D．亚硫酸钠溶液中加入稀硝酸：SOeq \o\al(2－,3) ＋2H＋===SO2↑ ＋ H2O [答案] C [解析]硫酸铵溶液与氢氧化钡溶液共热反应的离子方程式为2NHeq \o\al(＋,4)＋SOeq \o\al(2－,4)＋ 2OH—＋ Ba2＋ ===2NH3↑＋BaSO4↓＋2H2O, A错误；稀硝酸与锌发生反应的离子方程式为3Zn ＋8H＋ ＋2NOeq \o\al(－,3)===3Zn2＋ ＋2NO↑＋4H2O, B错误；稀硝酸溶液中加入氧化铜固体发生的反应为稀硝酸与氧化铜反应生成硝酸铜和水， C正确；亚硫酸钠溶液中加入稀硝酸发生反应的离子方程式为3SOeq \o\al(2－,3)＋2NOeq \o\al(－,3)＋2H＋===3SOeq \o\al(2－,4)＋2NO↑ ＋ H2O, D错误。 14．如图所示甲是某学生验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是另外两位同学对甲装置改进后的装置： (1)甲、乙、丙三个装置中都发生的反应的化学方程式： ________________________。 (2)和甲装置相比，乙装置的优点是①_____________________________； ②____________________________________________________________。 (3)为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭止水夹________，再打开止水夹________，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入②试管，应该___________________________________。 [答案] (1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)①可以控制反应 ②吸收NO2气体，防止污染环境 (3)c ab 先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管② [解析] 铜和浓硝酸反应的化学方程式是Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。乙装置的优点是根据题目给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，同时可以通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。实验丙中，实验时先关闭止水夹c，再打开止水夹a、b，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离停止反应。欲使烧杯中的水进入②试管应该先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②。 15．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的一氧化氮和二氧化氮混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。 (1)一氧化氮的体积为________，二氧化氮的体积为________(结果精确到小数点后一位)。 (2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的氢氧化钠溶液，恰好使溶液中铜离子全部转化成沉淀，原硝酸溶液的物质的量浓度为________。 [答案] (1)5.8 L 5.4 L (2)eq \f(aV×10－3＋0.5,0.14) mol·L－1 [解析] 有关反应的化学方程式： Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O， 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O， Cu(NO3)2＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋2NaNO3。 氮的氧化物的物质的量＝11.2 L÷22.4 L· mol－1＝0.5 mol，铜的物质的量＝32.64 g÷64 g· mol－1＝0.51 mol，设生成二氧化氮、一氧化氮的物质的量分别为x、y， eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x＋y＝0.5 mol ①,x＋3y＝0.51 mol×2 ②)) x＝0.24 mol，y＝0.26 mol； 二氧化氮的体积＝0.24 mol×22.4 L· mol－1≈5.4 L， 一氧化氮的体积＝0.26 mol×22.4 L· mol－1≈5.8 L， 原硝酸溶液的物质的量浓度＝(0.5 mol＋0.001Va mol) ÷0.14 L＝eq \f(aV×10－3＋0.5,0.14) mol·L－1。 1．下列实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得的结论不正确的是( ) A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体 B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应 C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物 D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 [答案] D [解析]A对，①中灼热碎玻璃不与浓HNO3反应，仍有红棕色气体NO2生成，说明浓硝酸受热发生了分解反应，生成NO2、O2和H2O；B对，由于浓硝酸受热分解生成NO2，则②中红棕色气体可能来源于浓硝酸的分解，故不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应；C对，③中木炭未与浓硝酸接触，生成的红棕色气体只能是挥发出的HNO3与红热木炭发生反应，或挥发出的HNO3受热分解生成NO2，说明浓硝酸具有挥发性，NO2是还原产物；D错，由于空气中含有O2，则红热的木炭可能与O2反应产生了CO2，故不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应。 2．某化学兴趣小组设计了如下图所示的浓HNO3与Cu反应的微型实验。下列说法中错误的是( ) A．挤压塑料瓶使浓HNO3进入干燥管就可引发反应 B．将装置口向上提起就可停止反应 C．蘸碱液的棉花可起到吸收NO2的作用 D．该装置适用于木炭与浓硝酸或浓硫酸的反应实验 [答案] D [解析]挤压塑料瓶使浓HNO3进入干燥管与铜片接触，可以引发反应，A项正确；将装置口向上提起，使铜片与浓HNO3分离，可使反应停止，B项正确；NO2是酸性气体，可被碱液吸收，C项正确；木炭与浓硝酸或浓硫酸的反应需要加热才能够进行，而该装置是在常温下进行的反应装置，D项错误。 3．工业上用洗净的废铜屑作原料制取硝酸铜。为节约原料和防止环境污染，宜采取的方法是( ) A．Cu＋HNO3(浓)―→Cu(NO3)2 B．Cu＋HNO3(稀)―→Cu(NO3)2 C．Cueq \o(――→,\s\up12(空气),\s\do4(△))CuOeq \o(――→,\s\up8(硝酸))Cu(NO3)2 D．Cueq \o(――→,\s\up12(浓硫酸),\s\do4(△))Cu(SO4)2eq \o(――→,\s\up8(BaNO32))Cu(NO3)2 [答案] C [解析]A中产生NO2，B中产生NO，D中产生SO2，都产生污染性气体。 4．3.84 g铜和一定量的浓硝酸反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色也逐渐变浅。当铜反应完毕时，共收集到气体的体积为2.24 L(标准状况)。反应中消耗HNO3的物质的量为( ) A．0.11 mol B．0.22 mol C．0.56 mol D．0.18 mol [答案] B [解析]根据“随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色也逐渐变浅”判断收集到的2.24 L气体为NO2、NO的混合气体。 方法一(常规方法)：设铜与硝酸反应生成NO2时消耗HNO3的物质的量为x，生成NO时消耗HNO3的物质的量为y。 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O eq \f(x,4) x eq \f(x,2) 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O eq \f(3,8)y y eq \f(y,4) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(x,4)＋\f(3,8)y＝\f(3.84 g,64 g·mol－1),\f(x,2)＋\f(y,4)＝\f(2.24 L,22.4 L·mol－1))) 解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x＝0.18 mol,y＝0.04 mol)) 则共消耗HNO3的物质的量为0.18 mol＋0.04 mol＝0.22 mol。 方法二(原子守恒法)：根据化学方程式可知消耗的HNO3与产物有如下关系式： 2HNO3～Cu(NO3)2，HNO3～NO，HNO3～NO2 n[Cu(NO3)2]＝eq \f(3.84 g,64 g·mol－1)＝0.06 mol，n(NO)＋n(NO2)＝eq \f(2.24 L,22.4 L·mol－1)＝0.1 mol。 所以消耗的硝酸的物质的量为0.06 mol×2＋0.1 mol＝0.22 mol。 5．某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示： ①、③均观察到实验现象：溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生。下列说法正确的是( ) A．①试管口有红棕色气体产生，原因是硝酸被还原为NO2 B．由③的现象可得出的结论是Cu可与稀硫酸反应 C．③中反应的离子方程式：3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D．③中可能产生SO2 [答案] C [解析]稀硝酸和铜片反应的离子方程式为3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，①试管口有红棕色气体产生是因为NO被氧化为NO2，A错误；产生③的现象是因为溶液中的NOeq \o\al(－,3)遇到硫酸中的氢离子后和Cu发生了反应：3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，B错误；③中反应的离子方程式为3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，C正确；SO2具有较强的还原性，所以③中不可能产生SO2，D错误。 6.一定量的铜与一定量的某浓度的硝酸恰好完全反应，产生NO和NO2两种气体，已知反应中被还原的HNO3占HNO3总量的eq \f(1,3)，则还原产物中NO和NO2的物质的量之比为( ) A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．2∶1 [答案] A [解析]设HNO3的总物质的量为3 mol，则被还原的HNO3为1 mol，即①n(NO)＋n(NO2)＝1 mol，与Cu2＋结合的NOeq \o\al(－,3)的物质的量为2 mol，即n(Cu2＋)＝1 mol。根据得失电子守恒可知，②2n(Cu2＋)＝3n(NO)＋n(NO2)＝2 mol，将①、②联立得：n(NO)＝0.5 mol，n(NO2)＝0.5 mol。则n(NO)∶n(NO2)＝1∶1。 7．一定温度下，探究铜与稀HNO3的反应过程如图，下列说法不正确的是( ) A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大 C．由实验可知，NO2可能对该反应具有催化作用 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解 [答案] B [解析]过程Ⅰ的反应是Cu和稀HNO3的反应，离子方程式为： 3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O, A正确；根据氮元素守恒，有一部分HNO3已转化为NO，故步骤Ⅲ中c(HNO3)不会增大，B错误；加入NO2后，反应速率加快，说明NO2可能对该反应具有催化作用，C正确；再抽入空气，NO和O2反应生成NO2，NO2和水反应生成HNO3，铜可以与HNO3继续反应而溶解，D正确。 8．足量的铜和含有2.4×10－3 mol硝酸的某浓硝酸完全反应，共收集到标准状况下气体22.4 mL。参加反应的铜的质量是( ) A．38.4×10－3 g B．44.8×10－3 g C．48.3×10－3 g D．57.6×10－3 g [答案] B [解析]铜与浓硝酸可能发生的化学方程式： Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。被还原硝酸的物质的量＝eq \f(22.4×10－3 L,22.4 L· mol－1)＝1×10－3 mol，生成硝酸铜的物质的量＝(2.4×10－3 mol－1×10－3 mol)÷2＝7×10－4 mol， 参加反应的铜的质量＝7×10－4 mol×64 g·mol－1＝44.8×10－3 g。 9．如图表示铁与不同密度硝酸反应时，还原产物百分比与硝酸密度的关系，下列说法不正确的是( ) A．一般来说，不同密度硝酸与铁反应的还原产物不是单一的 B．用一定量的铁粉与足量HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol C．硝酸的密度越大，其还原产物中高价态的成分所占比例越多 D．当硝酸密度为1.36 g·mL－1时，反应的化学方程式为：4Fe＋18HNO3===4Fe(NO3)3＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O [答案] B [解析]根据图像可知，硝酸的密度不同，被还原产物的百分比不同，硝酸和Fe反应有多种含氮微粒生成，不同密度硝酸与铁反应的还原产物都不是单一的， A正确；用一定量的铁粉与足量HNO3溶液反应，得到标准状况下的气体2.24 L，物质的量为0.1 mol，铁变化为硝酸铁，反应生成的铁离子为0.1 mol，显酸性的硝酸为0.3 mol，所以参加反应的硝酸为0.3 mol＋作氧化剂的硝酸＞0.3 mol, B错误；还原产物中NHeq \o\al(＋,4)的物质的量分数随硝酸密度减少而增大，铵根离子中氮元素化合价最低是－3价，随着硝酸的密度增大，产物中的主要成分逐渐变为NO、NO2，在浓硝酸密度为1.4 g·mL－1中，主要产物为NO2，因此硝酸的密度越大，其还原产物中高价态的成分所占比例越多， C正确；当硝酸溶液的密度为1.36 g·mL－1时，由图像可看出，生成的NO和NO2百分比相等，反应的化学方程式为4Fe＋18HNO3===4Fe(NO3)3＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O, D正确。 10．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO，设计了如下实验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应)： (1)设计装置A的目的是__________________________________________； 为达此目的应进行的操作为_______________________________________。 (2)在(1)中的操作后将装置B中的铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是____________________________________________。 B中反应的离子方程式是_________________________________________。 (3)将注射器F中的空气推入E中，E中的气体变为红棕色，该实验的目的是____________________________________。 (4)D装置的作用是______________________________________________。 [答案] (1)利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰 使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K (2)铜丝上产生无色气体，溶液变为蓝色 3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (3)验证E中的无色气体为NO (4)吸收NO、NO2等尾气，防止污染空气 [解析] (1)因烧瓶中有空气，则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮，利用A装置反应生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰；为达到此目的，应进行的操作是使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K。(2)因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，其离子反应为3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，因此实验现象是铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍无色，溶液变为蓝色。(3)将F中的空气推入E中，发生反应：2NO＋O2===2NO2，E中无色气体变为红棕色，证明NO存在，则装置E和F的作用是验证NO的生成。(4)NO、NO2都有毒，能污染环境，氮的氧化物能被NaOH溶液吸收，则装置D的作用为吸收多余的氮氧化物，防止污染空气。 11．某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物，设计如下实验。 (1)甲同学设计实验如图甲。 红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当按图甲装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。 ①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有________(填字母)。 a．酸性 b．挥发性 c．不稳定性 ②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为__________________________________________________________。 (2)乙同学设计实验如图乙。 按图乙装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸未反应，是因为_____________________________________________。 (3)丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾能将NO、NO2氧化成NOeq \o\al(－,3)，MnOeq \o\al(－,4)被还原为Mn2＋。 ①如图连接装置后，需进行的实验操作为__________________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的是________________________________。 ②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为________________________________。 ③能证明木炭被氧化的实验现象为________________________________。 ④D装置中发生反应的离子方程式为________________________________。 [答案] (1)①bc ②不能 木炭与空气中的氧气反应也能生成CO2，使澄清石灰水变浑浊 (2)不能 挥发出的硝酸和生成的NO2消耗了石灰水 (3)①检查装置气密性 排尽装置中的空气 ②C＋4HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O ③C中石灰水变浑浊 ④5NO＋3MnOeq \o\al(－,4)＋4H＋===5NOeq \o\al(－,3)＋3Mn2＋＋2H2O [解析](1)①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色气体，说明试管内含有硝酸蒸气，证明浓硝酸具有挥发性；气体可能是由硝酸分解产生的，因此可以证明浓硝酸化学性质不稳定性，故选b、c。 ②木炭和空气中的O2反应也能生成CO2，因此沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，并不能证明木炭与浓硝酸发生了反应。 (2)挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应，因此沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，并不能证明木炭与浓硝酸没有反应。 (3)①装置中涉及气体制备的实验，因此实验开始前要检查装置气密性；为防止空气对实验的干扰，反应前需先通一段时间N2，排尽装置中的空气。 ③若澄清石灰水变浑浊，则可以证明木炭被氧化为CO2，因此能证明木炭被氧化的实验现象为C中澄清石灰水变浑浊。 ④D装置中NO被氧化为NOeq \o\al(－,3)，MnOeq \o\al(－,4)被还原为Mn2＋，发生反应的离子方程式为 5NO＋3MnOeq \o\al(－,4)＋4H＋===5NOeq \o\al(－,3)＋3Mn2＋＋2H2O。 ①②③
7.2.2硝酸 课后分层练 1．往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是( ) A．前者基本没有改变，后者变棕黄色 B．前者变棕黄色，后者也变棕黄色 C．前者变棕黄色，后者基本没有改变 D．两者都基本没有改变 [答案] C [解析]Fe2＋和NOeq \o\al(－,3)、SOeq \o\al(2－,4)在溶液中可以大量共存，但加入盐酸后，NOeq \o\al(－,3)在酸性条件下表现出强氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液由浅绿色变成棕黄色。SOeq \o\al(2－,4)与H＋在水溶液中不能结合成浓硫酸，不能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液颜色基本没有改变。 2．下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( ) A．稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性 B．铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性 C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——仅强酸性 [答案] D [解析]稀硝酸使紫色石蕊溶液变红体现硝酸的酸性，A正确；稀硝酸具有氧化性，与Fe反应产生硝酸盐、NO和水，不能产生氢气，这是它的强氧化性，B正确；浓硝酸不稳定，见光易分解产生NO2、O2和水，所以浓硝酸要放在棕色试剂瓶中避光保存，C正确；稀硝酸具有酸性，能与氢氧化亚铁发生中和反应，但它同时具有强氧化性，会把反应产生的Fe2＋氧化为Fe3＋，不仅仅表现酸性，D错误。 3．下列各组离子能在溶液中大量共存的是( ) A．Na＋、Fe2＋、NOeq \o\al(－,3)、H＋ B．Na＋、H＋、HCOeq \o\al(－,3)、NOeq \o\al(－,3) C．K＋、NHeq \o\al(＋,4)、SOeq \o\al(2－,4)、OH－ D．H＋、Cu2＋、NOeq \o\al(－,3)、SOeq \o\al(2－,4) [答案] D [解析]酸性条件下，NOeq \o\al(－,3)具有强氧化性，能将Fe2＋氧化为Fe3＋， A错误； H＋和HCOeq \o\al(－,3)反应生成CO2和H2O, B错误； NHeq \o\al(＋,4)和OH－反应生成弱碱NH3·H2O, C错误；四种离子间不反应， D正确。 4．以下关于铜跟浓硝酸、稀硝酸反应的说法中错误的是( ) A．1 mol浓硝酸被还原转移2 mol电子 B．铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈 C．铜与浓、稀硝酸反应都不需要加热 D．生成等量的硝酸铜，消耗浓硝酸的量多 [答案] A [解析]1 mol浓HNO3被还原生成1 mol NO2，转移1 mol电子，A项错误；浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，Cu与浓HNO3反应比与稀HNO3反应剧烈，B项正确；Cu与浓、稀HNO3反应都不需要加热，C项正确；浓硝酸的还原产物是NO2，稀硝酸的还原产物是NO，根据得失电子守恒可判断生成等量的Cu(NO3)2，消耗浓HNO3的量多，D项正确。 5．某实验过程如图所示，③试管中的现象是( ) A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应 B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色 C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体 D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色 [答案] D [解析]加入稀H2SO4，相当于加入H＋，溶液中的H＋和NOeq \o\al(－,3)使铜片继续溶解生成NO，NO遇空气被氧化成红棕色的NO2。 6．下列说法正确的是 ( ) A．浓硝酸和浓硫酸都应保存在棕色试剂瓶中 B．NaOH溶液用带有橡胶塞的试剂瓶保存 C．工业制得的浓盐酸、浓硝酸通常带有黄色是Fe3＋所致 D．铝质或铁质容器可贮运浓硫酸、浓硝酸和浓盐酸这三大强酸 [答案] B [解析]A项，浓HNO3见光或受热易分解，应保存在棕色试剂瓶中并密封置于阴凉处，浓硫酸应密封置于干燥处，不必保存在棕色瓶中；B项，NaOH易与玻璃中的SiO2反应，不宜用玻璃塞，应用橡胶塞；C项，浓盐酸显黄色，是由于含Fe3＋，浓HNO3显黄色是由于它分解产生了NO2，NO2又溶于其中的缘故；D项，铁、铝遇冷的浓H2SO4、浓HNO3钝化，但Fe、Al均可与浓盐酸反应。 7．碳与浓硝酸共热，产生的气体分为两份，第一份气体先通入适量蒸馏水中再通入石灰水中；第二份气体直接通入石灰水中，则石灰水的变化可能是( ) A．第一份不变浑浊；第二份变乳白色 B．第一份变乳白色；第二份不变浑浊 C．第一份变乳白色；第二份变乳白色 D．第一份不变浑浊；第二份不变浑浊 [答案] B [解析]碳与浓硝酸共热，产生NO2和CO2的混合气体，第一份气体先通入适量蒸馏水中，NO2与水反应生成硝酸和NO，NO和剩余气体(CO2)通入石灰水中，石灰水变乳白色浑浊；第二份气体直接通入石灰水中，NO2与水反应生成硝酸，再和石灰水反应，石灰水不变浑浊。 8．0.3 mol Cu和含1.2 mol HNO3的浓硝酸充分反应后，生成NO2的量为( ) A．0.2 mol B．0.6 mol C．小于0.6 mol D．大于0.6 mol [答案] C [解析]因铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以放出的NO2小于0.6 mol。 9．有一瓶可能部分被氧化的Na2SO3溶液，某同学取少量此溶液，滴入BaCl2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硝酸，充分振荡后，仍有白色沉淀。下述有关此实验的结论正确的是( ) A．Na2SO3已部分被空气中的氧气氧化 B．加入BaCl2溶液后，生成的沉淀中一定含有BaSO4 C．加足量硝酸后的白色沉淀一定是BaSO4 D．此实验能确定Na2SO3是否部分被氧化 [答案] C [解析]硝酸能与亚硫酸钡反应生成硫酸钡，则无法判断Na2SO3是否部分被空气中的氧气氧化，A错误；实验不能判断亚硫酸钠是否被氧化，则加入BaCl2溶液后，生成的沉淀中不能确定是否含有BaSO4，B错误；加足量硝酸后无论亚硫酸钠是否被氧气氧化，一定可以被硝酸氧化，则白色沉淀一定是BaSO4，C正确；此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化，D错误。 10．为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图实验(实验过程中活塞2为打开状态)，下列说法中不正确的是( ) A．关闭活塞1，加入稀硝酸至液面a处 B．在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率 C．通过关闭或开启活塞1可以控制反应的进行 D．反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，但不能证明该气体为NO [答案] A [解析]关闭活塞1，将无法加液体到液面a，A错误；加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率，B正确；关闭活塞1，生成的NO把稀硝酸压向右边，使铜丝与稀硝酸分离，C正确；想证明该气体为NO，必须使NO与O2接触，生成红棕色的NO2，D正确。 11．已知3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是( ) A．Cu作还原剂，HNO3作氧化剂 B．HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性 C．每生成22.4 L(标准状况)NO就有3 mol的电子转移 D．如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NO [答案] D [解析]A．根据方程式可知，铜元素的化合价从0价升高到＋2价，失去2个电子，铜作还原剂，硝酸中氮元素的化合价从＋5价降低到＋2价，得到3个电子，硝酸作氧化剂，A正确；B．8 mol HNO3有2 mol作氧化剂，体现氧化性，即HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性，B正确；C．22.4 L(标准状况)NO的物质的量为1 mol，转移1 mol×(5－2)＝3 mol电子，C正确；D．8 mol HNO3有2 mol作氧化剂，被还原，生成2 mol NO，则如果有8 mol HNO3被还原，则生成8 mol NO，D错误，答案选D。 12．在100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol/L和0.1 mol/L，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Cu2＋的物质的量浓度是( ) A．0.15 mol/L B．0.225 mol/L C．0.35 mol/L D．0.45 mol/L [答案] B [解析]由于本题溶液中存在HNO3、H2SO4，所以c(H＋)>c(NOeq \o\al(－,3))，而在Cu与HNO3反应中，实际参加反应的n(H＋)∶n(NOeq \o\al(－,3))＝8∶2，所以要依据离子方程式来计算。 3Cu ＋ 8H＋＋ 2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3 8 2 3 eq \f(1.92,64) eq \o(\s\up12(0.4＋0.2),\s\do4(×0.1)) 0.4×0.1 由此可知H＋的量不足，完全反应，则：n(Cu2＋)＝eq \f(0.4＋0.2×0.1×3,8) mol＝0.022 5 mol，c(Cu2＋)＝eq \f(0.022 5 mol,0.1 L)＝0.225 mol/L。 13．下列离子方程式正确的是( ) A．硫酸铵溶液与氢氧化钡溶液共热：NHeq \o\al(＋,4) ＋ SOeq \o\al(2－,4) ＋ OH－ ＋ Ba2＋ ===NH3↑ ＋ H2O ＋ BaSO4↓ B．稀硝酸溶液中加入Zn片：Zn ＋ 2H＋ ===Zn2＋ ＋H2↑ C．稀硝酸溶液中加入氧化铜固体：CuO ＋ 2H＋===Cu2＋ ＋ H2O D．亚硫酸钠溶液中加入稀硝酸：SOeq \o\al(2－,3) ＋2H＋===SO2↑ ＋ H2O [答案] C [解析]硫酸铵溶液与氢氧化钡溶液共热反应的离子方程式为2NHeq \o\al(＋,4)＋SOeq \o\al(2－,4)＋ 2OH—＋ Ba2＋ ===2NH3↑＋BaSO4↓＋2H2O, A错误；稀硝酸与锌发生反应的离子方程式为3Zn ＋8H＋ ＋2NOeq \o\al(－,3)===3Zn2＋ ＋2NO↑＋4H2O, B错误；稀硝酸溶液中加入氧化铜固体发生的反应为稀硝酸与氧化铜反应生成硝酸铜和水， C正确；亚硫酸钠溶液中加入稀硝酸发生反应的离子方程式为3SOeq \o\al(2－,3)＋2NOeq \o\al(－,3)＋2H＋===3SOeq \o\al(2－,4)＋2NO↑ ＋ H2O, D错误。 14．如图所示甲是某学生验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是另外两位同学对甲装置改进后的装置： (1)甲、乙、丙三个装置中都发生的反应的化学方程式： ________________________。 (2)和甲装置相比，乙装置的优点是①_____________________________； ②____________________________________________________________。 (3)为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭止水夹________，再打开止水夹________，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入②试管，应该___________________________________。 [答案] (1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (2)①可以控制反应 ②吸收NO2气体，防止污染环境 (3)c ab 先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管② [解析] 铜和浓硝酸反应的化学方程式是Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。乙装置的优点是根据题目给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，同时可以通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。实验丙中，实验时先关闭止水夹c，再打开止水夹a、b，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离停止反应。欲使烧杯中的水进入②试管应该先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②。 15．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的一氧化氮和二氧化氮混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。 (1)一氧化氮的体积为________，二氧化氮的体积为________(结果精确到小数点后一位)。 (2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的氢氧化钠溶液，恰好使溶液中铜离子全部转化成沉淀，原硝酸溶液的物质的量浓度为________。 [答案] (1)5.8 L 5.4 L (2)eq \f(aV×10－3＋0.5,0.14) mol·L－1 [解析] 有关反应的化学方程式： Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O， 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O， Cu(NO3)2＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋2NaNO3。 氮的氧化物的物质的量＝11.2 L÷22.4 L· mol－1＝0.5 mol，铜的物质的量＝32.64 g÷64 g· mol－1＝0.51 mol，设生成二氧化氮、一氧化氮的物质的量分别为x、y， eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x＋y＝0.5 mol ①,x＋3y＝0.51 mol×2 ②)) x＝0.24 mol，y＝0.26 mol； 二氧化氮的体积＝0.24 mol×22.4 L· mol－1≈5.4 L， 一氧化氮的体积＝0.26 mol×22.4 L· mol－1≈5.8 L， 原硝酸溶液的物质的量浓度＝(0.5 mol＋0.001Va mol) ÷0.14 L＝eq \f(aV×10－3＋0.5,0.14) mol·L－1。 1．下列实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得的结论不正确的是( ) A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体 B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应 C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物 D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应 [答案] D [解析]A对，①中灼热碎玻璃不与浓HNO3反应，仍有红棕色气体NO2生成，说明浓硝酸受热发生了分解反应，生成NO2、O2和H2O；B对，由于浓硝酸受热分解生成NO2，则②中红棕色气体可能来源于浓硝酸的分解，故不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应；C对，③中木炭未与浓硝酸接触，生成的红棕色气体只能是挥发出的HNO3与红热木炭发生反应，或挥发出的HNO3受热分解生成NO2，说明浓硝酸具有挥发性，NO2是还原产物；D错，由于空气中含有O2，则红热的木炭可能与O2反应产生了CO2，故不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应。 2．某化学兴趣小组设计了如下图所示的浓HNO3与Cu反应的微型实验。下列说法中错误的是( ) A．挤压塑料瓶使浓HNO3进入干燥管就可引发反应 B．将装置口向上提起就可停止反应 C．蘸碱液的棉花可起到吸收NO2的作用 D．该装置适用于木炭与浓硝酸或浓硫酸的反应实验 [答案] D [解析]挤压塑料瓶使浓HNO3进入干燥管与铜片接触，可以引发反应，A项正确；将装置口向上提起，使铜片与浓HNO3分离，可使反应停止，B项正确；NO2是酸性气体，可被碱液吸收，C项正确；木炭与浓硝酸或浓硫酸的反应需要加热才能够进行，而该装置是在常温下进行的反应装置，D项错误。 3．工业上用洗净的废铜屑作原料制取硝酸铜。为节约原料和防止环境污染，宜采取的方法是( ) A．Cu＋HNO3(浓)―→Cu(NO3)2 B．Cu＋HNO3(稀)―→Cu(NO3)2 C．Cueq \o(――→,\s\up12(空气),\s\do4(△))CuOeq \o(――→,\s\up8(硝酸))Cu(NO3)2 D．Cueq \o(――→,\s\up12(浓硫酸),\s\do4(△))Cu(SO4)2eq \o(――→,\s\up8(BaNO32))Cu(NO3)2 [答案] C [解析]A中产生NO2，B中产生NO，D中产生SO2，都产生污染性气体。 4．3.84 g铜和一定量的浓硝酸反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色也逐渐变浅。当铜反应完毕时，共收集到气体的体积为2.24 L(标准状况)。反应中消耗HNO3的物质的量为( ) A．0.11 mol B．0.22 mol C．0.56 mol D．0.18 mol [答案] B [解析]根据“随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色也逐渐变浅”判断收集到的2.24 L气体为NO2、NO的混合气体。 方法一(常规方法)：设铜与硝酸反应生成NO2时消耗HNO3的物质的量为x，生成NO时消耗HNO3的物质的量为y。 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O eq \f(x,4) x eq \f(x,2) 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O eq \f(3,8)y y eq \f(y,4) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(x,4)＋\f(3,8)y＝\f(3.84 g,64 g·mol－1),\f(x,2)＋\f(y,4)＝\f(2.24 L,22.4 L·mol－1))) 解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x＝0.18 mol,y＝0.04 mol)) 则共消耗HNO3的物质的量为0.18 mol＋0.04 mol＝0.22 mol。 方法二(原子守恒法)：根据化学方程式可知消耗的HNO3与产物有如下关系式： 2HNO3～Cu(NO3)2，HNO3～NO，HNO3～NO2 n[Cu(NO3)2]＝eq \f(3.84 g,64 g·mol－1)＝0.06 mol，n(NO)＋n(NO2)＝eq \f(2.24 L,22.4 L·mol－1)＝0.1 mol。 所以消耗的硝酸的物质的量为0.06 mol×2＋0.1 mol＝0.22 mol。 5．某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示： ①、③均观察到实验现象：溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生。下列说法正确的是( ) A．①试管口有红棕色气体产生，原因是硝酸被还原为NO2 B．由③的现象可得出的结论是Cu可与稀硫酸反应 C．③中反应的离子方程式：3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O D．③中可能产生SO2 [答案] C [解析]稀硝酸和铜片反应的离子方程式为3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，①试管口有红棕色气体产生是因为NO被氧化为NO2，A错误；产生③的现象是因为溶液中的NOeq \o\al(－,3)遇到硫酸中的氢离子后和Cu发生了反应：3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，B错误；③中反应的离子方程式为3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，C正确；SO2具有较强的还原性，所以③中不可能产生SO2，D错误。 6.一定量的铜与一定量的某浓度的硝酸恰好完全反应，产生NO和NO2两种气体，已知反应中被还原的HNO3占HNO3总量的eq \f(1,3)，则还原产物中NO和NO2的物质的量之比为( ) A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．2∶1 [答案] A [解析]设HNO3的总物质的量为3 mol，则被还原的HNO3为1 mol，即①n(NO)＋n(NO2)＝1 mol，与Cu2＋结合的NOeq \o\al(－,3)的物质的量为2 mol，即n(Cu2＋)＝1 mol。根据得失电子守恒可知，②2n(Cu2＋)＝3n(NO)＋n(NO2)＝2 mol，将①、②联立得：n(NO)＝0.5 mol，n(NO2)＝0.5 mol。则n(NO)∶n(NO2)＝1∶1。 7．一定温度下，探究铜与稀HNO3的反应过程如图，下列说法不正确的是( ) A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O B．步骤Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大 C．由实验可知，NO2可能对该反应具有催化作用 D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解 [答案] B [解析]过程Ⅰ的反应是Cu和稀HNO3的反应，离子方程式为： 3Cu＋2NOeq \o\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O, A正确；根据氮元素守恒，有一部分HNO3已转化为NO，故步骤Ⅲ中c(HNO3)不会增大，B错误；加入NO2后，反应速率加快，说明NO2可能对该反应具有催化作用，C正确；再抽入空气，NO和O2反应生成NO2，NO2和水反应生成HNO3，铜可以与HNO3继续反应而溶解，D正确。 8．足量的铜和含有2.4×10－3 mol硝酸的某浓硝酸完全反应，共收集到标准状况下气体22.4 mL。参加反应的铜的质量是( ) A．38.4×10－3 g B．44.8×10－3 g C．48.3×10－3 g D．57.6×10－3 g [答案] B [解析]铜与浓硝酸可能发生的化学方程式： Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。被还原硝酸的物质的量＝eq \f(22.4×10－3 L,22.4 L· mol－1)＝1×10－3 mol，生成硝酸铜的物质的量＝(2.4×10－3 mol－1×10－3 mol)÷2＝7×10－4 mol， 参加反应的铜的质量＝7×10－4 mol×64 g·mol－1＝44.8×10－3 g。 9．如图表示铁与不同密度硝酸反应时，还原产物百分比与硝酸密度的关系，下列说法不正确的是( ) A．一般来说，不同密度硝酸与铁反应的还原产物不是单一的 B．用一定量的铁粉与足量HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L，则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol C．硝酸的密度越大，其还原产物中高价态的成分所占比例越多 D．当硝酸密度为1.36 g·mL－1时，反应的化学方程式为：4Fe＋18HNO3===4Fe(NO3)3＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O [答案] B [解析]根据图像可知，硝酸的密度不同，被还原产物的百分比不同，硝酸和Fe反应有多种含氮微粒生成，不同密度硝酸与铁反应的还原产物都不是单一的， A正确；用一定量的铁粉与足量HNO3溶液反应，得到标准状况下的气体2.24 L，物质的量为0.1 mol，铁变化为硝酸铁，反应生成的铁离子为0.1 mol，显酸性的硝酸为0.3 mol，所以参加反应的硝酸为0.3 mol＋作氧化剂的硝酸＞0.3 mol, B错误；还原产物中NHeq \o\al(＋,4)的物质的量分数随硝酸密度减少而增大，铵根离子中氮元素化合价最低是－3价，随着硝酸的密度增大，产物中的主要成分逐渐变为NO、NO2，在浓硝酸密度为1.4 g·mL－1中，主要产物为NO2，因此硝酸的密度越大，其还原产物中高价态的成分所占比例越多， C正确；当硝酸溶液的密度为1.36 g·mL－1时，由图像可看出，生成的NO和NO2百分比相等，反应的化学方程式为4Fe＋18HNO3===4Fe(NO3)3＋3NO↑＋3NO2↑＋9H2O, D正确。 10．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO，设计了如下实验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应)： (1)设计装置A的目的是__________________________________________； 为达此目的应进行的操作为_______________________________________。 (2)在(1)中的操作后将装置B中的铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是____________________________________________。 B中反应的离子方程式是_________________________________________。 (3)将注射器F中的空气推入E中，E中的气体变为红棕色，该实验的目的是____________________________________。 (4)D装置的作用是______________________________________________。 [答案] (1)利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰 使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K (2)铜丝上产生无色气体，溶液变为蓝色 3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (3)验证E中的无色气体为NO (4)吸收NO、NO2等尾气，防止污染空气 [解析] (1)因烧瓶中有空气，则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮，利用A装置反应生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰；为达到此目的，应进行的操作是使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K。(2)因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，其离子反应为3Cu＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，因此实验现象是铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍无色，溶液变为蓝色。(3)将F中的空气推入E中，发生反应：2NO＋O2===2NO2，E中无色气体变为红棕色，证明NO存在，则装置E和F的作用是验证NO的生成。(4)NO、NO2都有毒，能污染环境，氮的氧化物能被NaOH溶液吸收，则装置D的作用为吸收多余的氮氧化物，防止污染空气。 11．某课外活动小组为了探究木炭与浓硝酸反应后的气态生成物，设计如下实验。 (1)甲同学设计实验如图甲。 红热木炭未进入试管前，浓硝酸上方并无明显变化。当按图甲装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，后浑浊消失。 ①液面上方出现红棕色气体，说明浓硝酸具有________(填字母)。 a．酸性 b．挥发性 c．不稳定性 ②沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸发生了反应，是因为__________________________________________________________。 (2)乙同学设计实验如图乙。 按图乙装置进行实验后，浓硝酸液面上方有明显的红棕色气体产生，且沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化。沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，________(填“能”或“不能”)说明木炭与浓硝酸未反应，是因为_____________________________________________。 (3)丙同学克服了甲、乙同学设计上的缺点，设计实验如图丙。已知酸性高锰酸钾能将NO、NO2氧化成NOeq \o\al(－,3)，MnOeq \o\al(－,4)被还原为Mn2＋。 ①如图连接装置后，需进行的实验操作为__________________；加热木炭与浓硝酸前需先通一段时间N2，目的是________________________________。 ②装置A中木炭与浓硝酸反应的化学方程式为________________________________。 ③能证明木炭被氧化的实验现象为________________________________。 ④D装置中发生反应的离子方程式为________________________________。 [答案] (1)①bc ②不能 木炭与空气中的氧气反应也能生成CO2，使澄清石灰水变浑浊 (2)不能 挥发出的硝酸和生成的NO2消耗了石灰水 (3)①检查装置气密性 排尽装置中的空气 ②C＋4HNO3(浓)eq \o(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O ③C中石灰水变浑浊 ④5NO＋3MnOeq \o\al(－,4)＋4H＋===5NOeq \o\al(－,3)＋3Mn2＋＋2H2O [解析](1)①木炭未伸入浓硝酸中，液面上方出现红棕色气体，说明试管内含有硝酸蒸气，证明浓硝酸具有挥发性；气体可能是由硝酸分解产生的，因此可以证明浓硝酸化学性质不稳定性，故选b、c。 ②木炭和空气中的O2反应也能生成CO2，因此沾有澄清石灰水的玻璃片出现浑浊，并不能证明木炭与浓硝酸发生了反应。 (2)挥发出的硝酸和反应生成的NO2都能与石灰水反应，因此沾有澄清石灰水的玻璃片无明显变化，并不能证明木炭与浓硝酸没有反应。 (3)①装置中涉及气体制备的实验，因此实验开始前要检查装置气密性；为防止空气对实验的干扰，反应前需先通一段时间N2，排尽装置中的空气。 ③若澄清石灰水变浑浊，则可以证明木炭被氧化为CO2，因此能证明木炭被氧化的实验现象为C中澄清石灰水变浑浊。 ④D装置中NO被氧化为NOeq \o\al(－,3)，MnOeq \o\al(－,4)被还原为Mn2＋，发生反应的离子方程式为 5NO＋3MnOeq \o\al(－,4)＋4H＋===5NOeq \o\al(－,3)＋3Mn2＋＋2H2O。 ①②③
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