内容正文:
课时微练(十九) 硝酸 含氮物质的转化
基础训练
1.二十四节气是中国历法的独特创造。四月农谚“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是节气谷雨。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是( )
A.K B.N C.P D.C
2.我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿第,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指硝酸,下列有关硝酸的相关描述正确的是( )
A.浓硝酸保存于无色试剂瓶中
B.向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸,可在试管口观察到红棕色气体
C.常温下,浓硝酸可以用铝制容器储存,说明浓硝酸与铝不反应
D.稀硝酸与金属反应时,可被还原为更低价态,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸
3.铜粉放入稀硫酸溶液中,加热后无明显现象发生。当加入一种盐后,铜粉的质量减少,溶液呈蓝色,同时有气体逸出。该盐是( )
A.硫酸铁 B.碳酸钠
C.硝酸钾 D.硫酸亚铁
4.为解决铜与稀硝酸反应过程中装置内氧气对实验现象的干扰,以及实验后装置内氮氧化物无法全部排出进行绿色化处理等问题,某实验小组对装置进行了改造。改造后的装置如图所示(注:图中的试管底部有小孔)。下列说法错误的是( )
A.实验开始时先拉注射器A的活塞,其目的是除去反应前试管内的空气
B.注射器B可用于调节或平衡广口瓶内气体的压强
C.该实验装置可通过控制止水夹和注射器来控制反应的开始与停止
D.反应停止后,打开止水夹、缓慢拉动注射器A即可将试管内的氮氧化物全部排入注射器A中
5.将3.2 g铜投入一定物质的量浓度的硝酸溶液中,恰好完全反应,产生的二氧化氮和一氧化氮混合气体的物质的量共0.08 mol,原溶液中硝酸的物质的量为( )
A.0.08 mol B.0.18 mol
C.0.13 mol D.0.05 mol
6.将铜丝伸入盛有浓硝酸的具支试管中(如图所示,夹持装置已略去)进行实验,下列说法错误的是( )
A.反应进行一段时间后,具支试管中的气体可能为NO2和NO
B.铜丝绕成螺旋状的目的是增大反应物接触面积
C.反应进行一段时间后,烧杯中的溶质可能含NaNO3和NaNO2
D.该实验中浓硝酸主要体现强氧化性和脱水性
7.如图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图,下列说法错误的是( )
A.合成塔中发生的反应为氧化还原反应
B.向吸收塔中通入A是为了氧化NO
C.盛装浓硝酸的罐体材料可选择铜
D.尾气中的氮氧化物可用Na2CO3溶液吸收
8.Cu和浓硝酸反应生成氮氧化物,这些氮氧化物与图中NaOH溶液恰好完全反应生成NaNO3和NaNO2的混合溶液,反应过程及有关数据如图所示:
下列有关判断正确的是( )
A.标准状况下收集到的氮氧化物为22.4 L
B.该反应中浓硝酸只起到氧化剂的作用
C.浓硝酸和铜片需要在加热条件下才能反应
D.如果铜片溶解12.8 g,则生成1.0 mol的NaNO3
9.通常来说浓度12 mol·L-1以上的硝酸称为浓硝酸。Cu与硝酸反应时,硝酸的浓度不同,产物也不同。如图为3 mol Cu与足量14 mol·L-1硝酸反应的关系图,你认为合理的是( )
A.a B.b
C.c D.均不合理
10.实验室常利用难挥发性酸制备易挥发性酸的原理,用浓硫酸与硝石(NaNO3)反应制备HNO3,反应装置如图所示。下列说法错误的是( )
A.该装置不用橡皮塞和橡胶管,可避免被酸腐蚀
B.反应方程式为NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
C.反应温度如果过高,制得的HNO3可能会呈现黄色
D.制得的硝酸可用无色透明洁净的试剂瓶盛装
11.(2025·铜川模拟)实验室利用以下装置配制2 mol·L-1的稀硝酸并制取NO,其中装置及操作均正确且能达到实验目的的是( )
甲 乙 丙 丁
A.用装置甲制备NO气体
B.用装置乙收集NO气体
C.用装置丙进行NO的尾气吸收
D.用装置丁配制100 mL 2 mol·L-1HNO3溶液
能力训练
12.一定条件下,含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题:
(1)氮原子的结构示意图为__________。
(2)图中属于“氮的固定”的是__________(填字母,下同);转化过程中发生非氧化还原反应的是________________。
(3)若“反应h”是在NO2与H2O的作用下实现,则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
(4)若“反应i”是在酸性条件下由N与Zn的作用实现,则该反应的离子方程式为________________________________。
13.1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g·mL-1、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体0.05 mol,向反应后的溶液中加入V mL 3.20 mol·L-1 NaOH溶液,恰好使金属离子全部沉淀,共得到2.54 g沉淀。
已知:①不考虑反应过程中质量的损失;②不考虑溶液体积的变化。
回答下列问题:
(1)硝酸中氮元素的化合价为________价。
(2)得到0.05 mol由NO2和N2O4组成的混合气体时:
①NO2气体的颜色为________。
②n(N2O4)=________ mol。
③此时浓硝酸________(填“已”或“未”)反应完,若未反应完,剩余浓硝酸的物质的量浓度为________ mol·L-1(若答已反应完,此空可不用填)。
(3)2.54 g沉淀的成分为Cu(OH)2和Mg(OH)2:
①该沉淀中m[Cu(OH)2]=________ g。
②V=________。
(4)反应结束后所得的溶液中,溶质的物质的量浓度为________ mol·L-1。
14.某小组进行铜与浓硝酸反应的实验后,观察到反应剧烈进行,铜丝逐渐变细,溶液变绿,试管上方出现红棕色气体。小组成员试图探究溶液变绿的可能性。
(1)铜与浓硝酸反应的化学方程式为____________________________________________________________。
(2)甲同学推测溶液显绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和,NO2的饱和溶液呈黄色,硝酸铜稀溶液呈蓝色,两者混合后呈绿色。
①甲同学取少量该绿色溶液,向其中加入适量水后溶液变为蓝色,可能的原因是____________________________________________(用化学方程式表示)。
②乙同学认为甲同学所做实验不足以支撑他的推测,还有可能是____________________________________。
③丙同学进一步探究反应后溶液呈绿色是否与NO2的溶解有关,设计实验:用不同气体将反应后溶液中的NO2赶出,观察并分析现象。实验记录如下:
注:实验过程中气体流速均已保持一致
实验编号
1
2
3
通入气体
N2
CO2
O2
实验现象
大量红棕色气体逸出,约25 min后溶液变为蓝色
大量红棕色气体逸出,约25 min后溶液变为蓝色
大量红棕色气体逸出,约5 min后溶液变为蓝色
实验2不能将大理石与稀盐酸反应产生的气体直接通入溶液中,说明原因:________________________________________________________________________。
该实验说明反应后的溶液呈绿色的主要原因________(填“是”或“不是”)NO2的溶解所导致的。
(3)丁同学结合上述实验继续推测溶液显绿色源于铜的亚硝酸化合物,铜和浓硝酸的反应过程中还生成了亚硝酸,进而与Cu2+结合形成绿色物质。资料显示[Cu(NO2)4]2-为绿色。
①查阅资料后发现尿素[CO(NH2)2]可以和亚硝酸发生反应但不会影响NO2的生成,在与亚硝酸的反应中可生成两种无污染的气体,其化学方程式为____________________________________。
②丙同学往反应结束后的试管中加入一勺尿素,溶液立刻恢复蓝色。随后小组成员又做了补充实验:在铜和浓硝酸反应开始前,提前加入一定量的尿素,反应现象变为________________________,则说明丁同学的推测具有一定科学性。
15.(2025·周口模拟)某兴趣小组设计实验验证铜与浓硝酸、稀硝酸的反应,装置如图所示(夹持装置未画出):
实验一:验证铜与浓硝酸的反应
按图示连接好装置,________后,装入药品,关闭K2、K3,打开K1,一段时间后,再关闭K1,打开K2,加入足量的浓硝酸。
实验二:验证铜与稀硝酸的反应
待装置B中反应完全后……
回答下列有关问题:
(1)实验一中的横线上应填入的内容是________________________________;装置B中装浓硝酸的仪器名称是____________。
(2)实验一中“关闭K2、K3,打开K1”的目的是____________________________________。
(3)装置B中发生反应的离子方程式为______________________________________________。
(4)实验二的后续操作顺序为________(填字母),打开止水夹后装置C的具支试管中的现象为________________________。
a.打开止水夹
b.打开K1
c.打开K3,加入蒸馏水
d.关闭K1
e.插入铜丝
(5)实验结束后,有同学观察到装置B中溶液呈绿色,装置C中溶液呈蓝色。小组同学认为颜色不同的原因可能如下:
猜想1:硝酸铜溶液的物质的量浓度不同,溶液颜色不同,浓度小时呈蓝色,浓度大时呈绿色。
猜想2:NO2溶解在硝酸铜溶液中,导致溶液颜色不同。
继续实验,打开K1,一段时间后,装置B中溶液变为蓝色,说明______可能成立,请设计实验验证另一猜想的可能性:______________________________________________________________________________________。
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