专题04 硫酸、硝酸与金属反应的特点和相关计算（重难点训练）化学沪科版2020必修第一册

专题04 硫酸、硝酸与金属反应的特点和相关计算 建议时间：20分钟 突破一 硫酸、硝酸与金属的反应特点 1．下列关于浓H2SO4与Cu反应的叙述正确的是 A．在反应中，浓H2SO4只表现出氧化性 B．此反应属于复分解反应 C．在反应中，浓H2SO4既表现出氧化性，又表现出酸性 D．每1 mol铜参加反应就有2 mol H2SO4被还原，同时生成2 mol SO2 2．工业上以铜屑为原料制备硝酸铜，从节约原料和环境保护的角度，下列4种方法中，最适宜采用的是 A． B． C． D． 3．将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验，下列说法正确的是 A．装置a中出现红棕色气体，只体现HNO3的酸性 B．一段时间后抽出铜丝，向装置b中U形管内注入水，液体在U形管内在逐渐变成蓝色 C．注入水后装置b中铜片表面产生气泡，说明Cu与硝酸生成H2 D．装置c用NaOH吸收尾气，说明NO和NO2均是酸性氧化物 4．如图所示，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有少量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一个大烧杯，请回答： （1）铜与浓硝酸反应的化学方程式： 。 （2）实验中观察到的主要现象：① ；② ；③ ；④ 。 （3）用该装置做铜与浓硝酸反应实验的优点： 。 （4）大烧杯内最终所得气体产物的化学式： ；若要验证此气体产物，最简便的方法： 。 突破二 硫酸、硝酸与金属反应的计算 5．将0.2mol铜与80 mL 10 mol·L-1 HNO3溶液充分反应，所得溶液中含a mol H＋(a>0)。下列有关说法中正确的是 A．反应中生成的气体在标准状况下的体积约为8.96L B．所得溶液中Cu(NO3)2的物质的量浓度为0.2mol·L-1 C．所得溶液中NO的物质的量为(a+0.4)mol D．反应中被还原的硝酸的物质的量为(0.2-a)mol 6．向1L浓度均为的稀和稀的混合溶液中加入足量的铜粉，最多溶解的铜粉质量为 A． B． C． D． 7．将一定量的锌与100 mL 18.5mol·L-1的浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体Y 33.6L(在标准状况下)。将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液的c(H+) = 0.1 mol·L-1，则下列叙述不正确的是 A．气体Y是SO2和H2的混合物 B．气体Y中SO2和H2的体积比为4∶1 C．反应中共消耗锌97.5 g D．反应中共转移电子3 mol 8．现有金属铜与一定物质的量浓度的浓硝酸恰好完全反应，生成的氮氧化物恰好溶解在一定量的溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如下图所示。下列有关说法不正确的是 A．该浓硝酸浓度为 B．过程①中转移电子的数目为 C．过程②生成的物质的量为 D．生成的物质的量之比为 突破三 硫酸、硝酸与金属反应的图像分析 9．向和混合稀溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇到空气变为红棕色，溶液中的物质的量和加入粉的物质的量之间的关系如图所示，下列叙述错误的是 A．开始时加入铁粉反应的离子方程式为 B．加入铁粉时，溶液中有 C．原溶液中的物质的量浓度为 D．加入铁粉后溶液中的溶质为和 10．向100 mL稀H2SO4与稀HNO3的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，且每一段只对应一个反应。下列说法正确的是 A．产生H2的体积为2.24 L B．m2=8.4 C．所用混合溶液中 D．AB段发生的反应为置换反应 突破四 金属混合物与酸与反应的计算问题 11．将一定量的锌、镁合金与浓硫酸充分反应后，固体完全溶解，同时生成气体(生成气体全部逸出，测定条件为标准状况)。将反应后的溶液稀释到，测得稀释后溶液中的浓度为。向反应后的溶液中加入溶液时，所得沉淀质量最大，其质量为。下列叙述中不正确的是 A．该过程转移的电子数为 B．该合金中锌和镁的物质的量之和为 C．该实验所用溶液的浓度是 D．沉淀质量最大时，溶液中所含溶质的质量为 12．铜镁合金完全溶解于密度为，质量分数为的浓硝酸中，得到和的混合气体(标况)，向反应后的溶液中加入溶液，恰好使金属离子全部沉淀，共得到2.54g沉淀。下列说法错误的是 A．与铜镁合金反应的浓硝酸过量 B．得到的和的混合气体中 C．加入的溶液的体积 D．反应结束后所得溶液中溶质的物质的量浓度为 建议时间：20分钟 1．若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是 A．试管底部出现白色固体，不能说明反应中无生成 B．与浓硫酸反应，只体现的氧化性 C．b或c处褪色，均说明具有漂白性 D．为了检验产物中的，某同学直接向反应后的试管(已冷却)中加入少量水 2．将28.8gCu投入一定浓度的硝酸溶液中，铜完全溶解，共收集到和的混合气体11.2L，将此混合气体和一定体积的混合(上述气体体积均在标准状况下测定)，恰好使混合气体完全溶于水中得到100mL硝酸溶液。下列说法不正确的是 A．28.8gCu消耗硝酸的物质的量为0.5mol B．混合气体中和的物质的量之比为2：3 C．所得100mL硝酸溶液的浓度为5mol/L D．通入的体积为5.04L 3．将铜镁合金完全溶解于某浓度的硝酸中，得到和的混合气体(标准状况)，当向反应后的溶液中加入溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为。下列说法正确的是 A．该硝酸中的物质的量浓度是 B．该合金中铜与镁的物质的量之比是 C．和的混合气体中，的体积分数是 D．可以计算出该硝酸中的质量分数 4．将铜投入一定浓度的硝酸中，铜完全溶解，产生NO和混合气体共(不考虑，体积折算为标准状况下)，反应结束后向溶液中加入一定量溶液，使溶液中的金属阳离子全部转化为沉淀。若将盛有该混合气体的容器倒扣在水中，通入一定体积的氧气，恰好可将该混合气体完全吸收。则下列说法错误的是 A．通入氧气的体积在标准状况下为 B．NO与的体积比为 C．原硝酸溶液中 D．沉淀质量应为 5．实验研究发现，金属与硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低。现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定体积某浓度的稀硝酸充分反应，反应过程中无气体放出(已知硝酸的还原产物是)。在反应结束后的溶液中，逐滴加入的溶液。所加溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量关系如图所示。下列说法错误的是 A． B．b与a的差值为 C．反应结束后的溶液显酸性 D．原硝酸溶液中含硝酸的物质的量为 6．0.6molCu与一定量浓硝酸恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。 下列有关判断不正确的是 A．氮的氧化物和NaOH溶液反应时，NO作还原剂 B．若浓硝酸体积为200mL，则其物质的量浓度为11mol/L C．生成和 D．混合气体中的物质的量是0.1mol 7．实验室用浓硫酸与铜丝加热生成的制备少量并检验性质。 Ⅰ.生成并检验性质 操作及现象：点燃酒精灯，试管ⅰ中有白雾生成，铜丝表面产生气泡；试管ⅱ中溶液红色褪去，试管ⅲ中溶液变红，一段时间后，将铜丝抽离硫酸并停止加热。 （1）ⅰ中发生反应的化学方程式为 。 （2）ⅱ中现象说明具有 作用。 （3）若将试管ⅲ与试管ⅱ位置互换，石蕊溶液变为红色能否作为是酸性氧化物的证据？说明理由： 。 Ⅱ.制备并检验性质 （4）ⅳ中反应的离子方程式为 。 （5）进行实验： ①A中溶液褪色，说明具有 性。 ②B中产生淡黄色沉淀的离子方程式为 。 ③C中无明显现象，甲同学通过检测的生成证明和发生反应：取1C中溶液于试管中， (填试剂和操作)，产生白色沉淀。 乙同学认为甲同学的实验没有排除的影响，设计对比实验： 。 综合甲、乙同学的实验可知，能将氧化。 建议时间：5分钟 1．（2023·江苏卷）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 A．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物： B．工业制硝酸过程中的物质转化： C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应： D．实验室制备少量的原理： 2．（2022·广东卷）若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是 A．与浓硫酸反应，只体现的酸性 B．a处变红，说明是酸性氧化物 C．b或c处褪色，均说明具有漂白性 D．试管底部出现白色固体，说明反应中无生成 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 硫酸、硝酸与金属反应的特点和相关计算 建议时间：20分钟 突破一 硫酸、硝酸与金属的反应特点 1．下列关于浓H2SO4与Cu反应的叙述正确的是 A．在反应中，浓H2SO4只表现出氧化性 B．此反应属于复分解反应 C．在反应中，浓H2SO4既表现出氧化性，又表现出酸性 D．每1 mol铜参加反应就有2 mol H2SO4被还原，同时生成2 mol SO2 【答案】C 【解析】A．反应生成硫酸铜，浓硫酸还起到酸性的作用，故A错误； B．反应中Cu和S元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故B错误； C．S元素化合价降低，被还原，表现氧化性，生成硫酸铜，还表现酸性，故C正确； D．由Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O可知，每1mol铜参加反应就有1mol硫酸被还原，同时生成1mol SO2，故D错误；答案选C。 2．工业上以铜屑为原料制备硝酸铜，从节约原料和环境保护的角度，下列4种方法中，最适宜采用的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．铜和浓硝酸生成硝酸铜和二氧化氮气体，生成污染性气体且氮元素利用率较低，A不符合题意； B．铜和氧气生成氧化铜，氧化铜和硝酸生成硝酸铜和水，不生成污染性气体且氮元素利用率较高，B符合题意； C．铜和稀硝酸生成硝酸铜和一氧化氮气体，生成污染性气体且氮元素利用率较低，，C不符合题意； D．铜和浓硫酸生成硫酸铜和二氧化硫，硫酸铜和硝酸钡生成硫酸钡沉淀和硝酸铜；二氧化硫为污染性气体，D不符合题意； 故选B。 3．将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验，下列说法正确的是 A．装置a中出现红棕色气体，只体现HNO3的酸性 B．一段时间后抽出铜丝，向装置b中U形管内注入水，液体在U形管内在逐渐变成蓝色 C．注入水后装置b中铜片表面产生气泡，说明Cu与硝酸生成H2 D．装置c用NaOH吸收尾气，说明NO和NO2均是酸性氧化物 【答案】B 【解析】A．铜与浓硝酸反应生成红棕色的二氧化氮气体和硝酸铜，体现了硝酸的强氧化性和酸性，A错误；B．装置b中有铜与浓硝酸反应生成的二氧化氮气体，向其中注入水，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，而硝酸可将铜片氧化为硝酸铜，则U形管内液体逐渐变成蓝色，B正确；C．注入水后装置b中铜片表面产生气泡，说明铜片与稀硝酸反应生成了NO气体，C错误；D．酸性氧化物是指和碱反应只能生成盐和水的氧化物，NO和NO2均不是酸性氧化物，D错误；故选B。 4．如图所示，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有少量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一个大烧杯，请回答： （1）铜与浓硝酸反应的化学方程式： 。 （2）实验中观察到的主要现象：① ；② ；③ ；④ 。 （3）用该装置做铜与浓硝酸反应实验的优点： 。 （4）大烧杯内最终所得气体产物的化学式： ；若要验证此气体产物，最简便的方法： 。 【答案】（1）Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O （2）铜片逐渐减少，最后消失 小烧杯中溶液逐渐变成蓝色 大烧杯内液面上升，水槽中液面下降 铜片表面产生红棕色气体，长时间放置后，气体颜色又逐渐褪去 （3）体系封闭，无氮氧化物逸出，不污染环境 （4）NO 轻轻掀起倒扣的大烧杯，放入适量空气(或用导管通入一些空气)，若有红棕色气体生成，则最终气体产物为NO 【解析】（1）铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； （2）铜与浓硝酸反应生成硝酸铜和红棕色的二氧化氮气体，溶液颜色为蓝色，二氧化氮气体可与水反应生成无色的一氧化氮和硝酸，观察到的主要现象：①铜片逐渐减少，最后消失；②小烧杯中溶液逐渐变成蓝色；③大烧杯内液面上升，水槽中液面下降；④铜片表面产生红棕色气体，长时间放置后，气体颜色又逐渐褪去； （3）因Cu与浓HNO3反应生成的NO2和间接得到的NO，都是污染性气体，必须有尾气吸收装置，对比传统实验，所以该装置做铜与浓硝酸反应实验的优点是：体系封闭，无氮氧化物逸出，不污染环境； （4）铜与浓硝酸反应生成硝酸铜和NO2，NO2可与水反应生成无色的NO和硝酸，则大烧杯内最终所得气体产物的化学式为NO；NO与O2反应生成红棕色的NO2，则要验证此气体产物，最简便的方法为：轻轻掀起倒扣的大烧杯，放入适量空气(或用导管通入一些空气)，若有红棕色气体生成，则最终气体产物为NO。 突破二 硫酸、硝酸与金属反应的计算 5．将0.2mol铜与80 mL 10 mol·L-1 HNO3溶液充分反应，所得溶液中含a mol H＋(a>0)。下列有关说法中正确的是 A．反应中生成的气体在标准状况下的体积约为8.96L B．所得溶液中Cu(NO3)2的物质的量浓度为0.2mol·L-1 C．所得溶液中NO的物质的量为(a+0.4)mol D．反应中被还原的硝酸的物质的量为(0.2-a)mol 【答案】C 【分析】n(HNO3)=0.08L×10mol/L=0.8mol，铜和浓硝酸发生：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，与稀硝酸发生：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，充分反应后，溶液中含amolH+，则剩余硝酸amol，生成Cu(NO3)20.2mol。 【解析】A． n(HNO3)=0.08L×10mol/L=0.8mol，生成0.2molCu(NO3)2，溶液中含amolH+，则剩余硝酸amol，根据N原子守恒，可知生成气体的物质的量为0.8mol-0.2mol×2-amol=(0.4-a)mol，体积为22.4×(0.4-a)L，故A错误；B． 缺少溶液的体积，无法计算所得溶液中Cu(NO3)2的物质的量浓度，故B错误；C．所得溶液中NO的物质的量为0.2mol×2+amol=(a+0.4)mol，故C正确；D． 根据N原子守恒，可知生成气体的物质的量为0.8mol-0.2mol×2-amol=(0.4-a)mol，即反应中被还原的硝酸的物质的量为(0.4-a)mol，故D错误；故选C。 6．向1L浓度均为的稀和稀的混合溶液中加入足量的铜粉，最多溶解的铜粉质量为 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】反应实质是：。溶液有，有，由方程式可知不足，以为标准进行计算，，最多溶解的铜粉质量为。故选C。 7．将一定量的锌与100 mL 18.5mol·L-1的浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体Y 33.6L(在标准状况下)。将反应后的溶液稀释到1L，测得溶液的c(H+) = 0.1 mol·L-1，则下列叙述不正确的是 A．气体Y是SO2和H2的混合物 B．气体Y中SO2和H2的体积比为4∶1 C．反应中共消耗锌97.5 g D．反应中共转移电子3 mol 【答案】B 【分析】浓硫酸与锌反应生成二氧化硫气体，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐降低，继续与锌反应生成氢气，所以33.6L气体为二氧化硫和氢气的混合物，生成气体的物质的量为：=1.5mol，溶液稀释至1L，测得溶液中c(H+)=0.1mol·L-1，，所以溶液剩余硫酸的物质的量为0.05mol，参加反应的n(H2SO4)=0.1L×18.5mol/L−0.05mol=1.8mol，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，设反应生成xmolSO2，ymolH2，则 ，，则有：x+y=1.5，2x+y=1.8，解之得x=0.3，y=1.2，所以反应会生成0.3mol的二氧化硫和1.2mol的氢气，据此分析； 【解析】A．根据上述分析可知，气体为二氧化硫和氢气的混合物，A正确；B．由上述分析可知，V(SO2)：V(H2)=1：4，B错误；C．反应中共消耗金属Zn的质量m(Zn)=(0.3mol+1.2mol)×65g/mol=97.5g，C正确；D．在反应Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O中，生成0.3mol的二氧化硫转移电子为0.6mol，反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑中，生成1.2mol氢气转移电子2.4mol，所以反应中共转移3mol电子，D正确；故选B。 8．现有金属铜与一定物质的量浓度的浓硝酸恰好完全反应，生成的氮氧化物恰好溶解在一定量的溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如下图所示。下列有关说法不正确的是 A．该浓硝酸浓度为 B．过程①中转移电子的数目为 C．过程②生成的物质的量为 D．生成的物质的量之比为 【答案】C 【解析】A．铜和硝酸反应生成硝酸铜和氮的化合物，所以生成硝酸铜 =0.3mol，含有硝酸根离子0.6mol，氮的化合物为0.35 mol，与氢氧化钠恰好完全反应生成NaNO3和 NaNO2，根据原子守恒可知：n(Na)=n(N)=n(NaOH)=0.5L×1mol·L－1=0.5mol，所以硝酸的总量为0.5mol+0.6mol=1.1mol，若浓硝酸体积为100mL，则其物质的量浓度为 =11mol·L－1，故A正确；B．0.3molCu反应，转移0.6mol电子，过程①中转移电子的数目为，故B正确；C．0.3molCu失去的电子等于HNO3到NaNO2得到的电子，0.3×(2-0)= n(NaNO2)×(5-3), n(NaNO2)=0.3mol，过程②生成的物质的量为0.3mol，故C错误；D．氮的化合物为0.35 mol，转化为钠盐的量为0.5mol，n(NaNO2)=0.3mol，由Na原子守恒可以知道n(NaOH)=n(NaNO2)+n(NaNO3)，则n(NaNO3)=0.5mol-0.3mol=0.2mol，说明混合气体中N2O4的物质的量是0.5mol-0.35mol=0.15mol，由N2O4+2NaOH=NaNO2 +NaNO3+H2O，生成n(NaNO2)=0.15mol，n(NaNO3)=0.15mol，由2NO2+2NaOH=NaNO2 +NaNO3+H2O生成的n(NaNO3)=0.2mol-0.15mol=0.05mol=n(NaNO2)，参加反应的NO2为0.1mol，由NO+NO2+2NaOH=2NaNO2 +H2O生成的NaNO2为n(NaNO2)=0.3mol-0.05mol-0.15mol=0.1mol，反应的NO、NO2各0.05mol，生成的物质的量之比为0.05∶(0.05+0.1)∶(0.15)=，故D正确；故选C。 突破三 硫酸、硝酸与金属反应的图像分析 9．向和混合稀溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇到空气变为红棕色，溶液中的物质的量和加入粉的物质的量之间的关系如图所示，下列叙述错误的是 A．开始时加入铁粉反应的离子方程式为 B．加入铁粉时，溶液中有 C．原溶液中的物质的量浓度为 D．加入铁粉后溶液中的溶质为和 【答案】D 【解析】A．由实验现象和图像可知开始加入铁粉产生NO和，故开始时加入铁粉发生的离子方程式为，A正确；B．加入铁粉3mol时，硝酸根离子恰好反应完全，加入4mol铁粉时，其中1mol铁粉消耗2mol ，产生3mol ，B正确；C．加入3mol铁粉时发生的离子方程式，消耗3mol 和12mol生成3mol，加入铁粉3mol至5mol时，发生的离子反应为，则2mol的铁消耗4mol ，加入3mol铁粉时生成3mol ，故原溶液中含1mol [即含1mol ]，原溶液中的物质的量浓度为，C正确；D．5mol后加入铁粉不再产生，硝酸根离子恰好反应完全，加入5mol铁粉后的溶液中溶质的主要成分为硫酸亚铁，D错误；故选D。 10．向100 mL稀H2SO4与稀HNO3的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，且每一段只对应一个反应。下列说法正确的是 A．产生H2的体积为2.24 L B．m2=8.4 C．所用混合溶液中 D．AB段发生的反应为置换反应 【答案】B 【分析】由坐标图象可知，OA段，发生反应：Fe + 4H+ +=Fe3++ NO↑+ 2H2O；AB段，发生反应：2Fe3++Fe=3Fe2+；BC段，发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑。OA段，n(NO)= =0.1mol，则n(Fe)=0.1mol，n(H+)=0.4mol，n()=0.1mol，n(Fe3+)=0.1mol；AB段，n(Fe)= n(Fe3+)= 0.05mol；BC段，n(H+)=2n(H2)=2×=0.1mol。 【解析】A．由分析可知，产生H2的体积为3.36L-2.24 L=1.12L，A错误；B．m2＝(0.1mol+0.05mol)×56g/mol=8.4g，B正确；C．由n()=0.1mol可知，所用混合溶液中HNO3为0.1mol，则H2SO4电离产生的H+为0.4mol，c(H2SO4)= =2 mol·L-1，C错误；D．AB段发生的反应为2FeCl3+Fe=3FeCl2，属于化合反应，D错误；故选B。 突破四 金属混合物与酸与反应的计算问题 11．将一定量的锌、镁合金与浓硫酸充分反应后，固体完全溶解，同时生成气体(生成气体全部逸出，测定条件为标准状况)。将反应后的溶液稀释到，测得稀释后溶液中的浓度为。向反应后的溶液中加入溶液时，所得沉淀质量最大，其质量为。下列叙述中不正确的是 A．该过程转移的电子数为 B．该合金中锌和镁的物质的量之和为 C．该实验所用溶液的浓度是 D．沉淀质量最大时，溶液中所含溶质的质量为 【答案】B 【分析】Zn、Mg和浓硫酸发生：、，随着反应的进行，溶液浓度减小，稀硫酸与Zn、Mg发生： 、，则生成的气体为SO2和H2混合物，则 ，溶液剩余硫酸物质的量为，则参加反应的稀硫酸物质的量为，设产生SO2和的H2物质的量分别为x、y，则，解得x=1.2mol，y=0.3mol，则生成SO2物质的量为1.2mol，生成H2物质的量为0.3mol，据此解答。 【解析】A．该过程转移的电子总数为，故A正确；B．加入氢氧化钠所得的沉淀为，由关系式可知，气体总物质的量为1.5mol，则，则金属的质量为，设金属Mg和Zn物质的量分别为a和b，则，解得a=0.5mol，b=1mol，则该合金中锌和镁的物质的量之和为，故B错误；C．Zn、Mg合金与200 mL、18.5 mol/L反应后溶液中含有H2SO4、ZnSO4、MgSO4，当向溶液中加入500 mLNaOH溶液时，沉淀达到最大值，此时溶液为Na2SO4溶液，根据S元素守恒可知，则根据Na元素守恒，可知，故NaOH溶液的浓度为，故C正确；D．根据选项C计算可知：沉淀质量最大时，溶液中所含溶质为2.5 mol Na2SO4，其质量为，故D正确；故选B。 12．铜镁合金完全溶解于密度为，质量分数为的浓硝酸中，得到和的混合气体(标况)，向反应后的溶液中加入溶液，恰好使金属离子全部沉淀，共得到2.54g沉淀。下列说法错误的是 A．与铜镁合金反应的浓硝酸过量 B．得到的和的混合气体中 C．加入的溶液的体积 D．反应结束后所得溶液中溶质的物质的量浓度为 【答案】D 【分析】由题意可知，设合金中铜、镁的物质的量分别为xmol、ymol，由1.52铜镁合金完全溶解于浓硝酸后，加入氢氧化钠溶液恰好使金属离子全部沉淀，共得到2.54g沉淀可得：64x+24y=1.52、64x+24y+34x+34y=2.54，解联立方程可得x=0.02、y=0.01；设二氧化氮和四氧化二氮的物质的量分别为amol、bmol，由混合气体的体积可得：a+b=0.05，由得失电子数目守恒可得： a+2b=0.06，解得a=0.04、b=0.01；由c=可知，浓硝酸的浓度为mol/L=14mol/L，则50mL溶液中硝酸的物质的量为14mol/L×0.05L=0.7mol，由氮原子个数守恒可知，反应消耗的硝酸包括表现氧化性的硝酸和表现酸性的硝酸，其物质的量为0.04mol+0.01mol×2+0.02mol×2+0.01mol×2=0.12mol，所以与铜镁合金反应的浓硝酸过量；由题意可知，沉淀达最大时，溶液中只有硝酸钠，由原子个数守恒可知，反应结束后所得溶液中钠离子物质的量为0.7mol—0.06mol=0.64mol，则氢氧化钠溶液的体积为=0.2L，所以反应得到的硝酸钠溶液的浓度约为=2.56 mol/L。 【解析】A．由分析可知，与铜镁合金反应的浓硝酸过量，故A正确；B．由分析可知，混合气体中二氧化氮的物质的量为0.04mol，故B正确；C．由分析可知，氢氧化钠溶液的体积为×103mL/L=200mL，故C正确；D．由分析可知，反应得到的硝酸钠溶液的浓度约为=2.56 mol/L，故D错误；故选D。 建议时间：20分钟 1．若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是 A．试管底部出现白色固体，不能说明反应中无生成 B．与浓硫酸反应，只体现的氧化性 C．b或c处褪色，均说明具有漂白性 D．为了检验产物中的，某同学直接向反应后的试管(已冷却)中加入少量水 【答案】A 【分析】铜丝插入热浓硫酸中，两者反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，二氧化硫溶于水生成亚硫酸，a处紫色石蕊变红，二氧化硫具有漂白性，b处品红褪色，二氧化硫具有还原性，c处酸性高锰酸钾褪色，d处浓NaOH可吸收多余的SO2。 【解析】A．试管底部出现白色固体，是因为浓硫酸具有吸水性，将生成的水吸收生成了无水硫酸铜，但该反应中有水生成，A正确； B．Cu与浓硫酸反应生成硫酸铜的同时生成二氧化硫，硫酸表现酸性和氧化性，B错误； C．b处品红褪色，说明二氧化硫具有漂白性，c处酸性高锰酸钾褪色说明二氧化硫具有还原性，C错误； D．某同学直接向反应后的试管中加入少量水，可能导致溶液飞溅造成实验事故，此外加入少量水硫酸浓度还是很高，溶液不会呈蓝色，无法检验产物中的铜离子，D错误； 故答案选A。 2．将28.8gCu投入一定浓度的硝酸溶液中，铜完全溶解，共收集到和的混合气体11.2L，将此混合气体和一定体积的混合(上述气体体积均在标准状况下测定)，恰好使混合气体完全溶于水中得到100mL硝酸溶液。下列说法不正确的是 A．28.8gCu消耗硝酸的物质的量为0.5mol B．混合气体中和的物质的量之比为2：3 C．所得100mL硝酸溶液的浓度为5mol/L D．通入的体积为5.04L 【答案】A 【解析】A．28.8gCu的物质的量是28.8g÷64g/mol＝0.45mol，因此生成0.45mol硝酸铜。和的混合气体标况下是11.2L，物质的量是0.5mol，所以依据氮元素守恒可知消耗硝酸的物质的量为0.45mol×2+0.5mol＝1.4mol，A错误；B．反应中转移电子的物质的量是0.45mol×2＝0.9mol，设混合气体中和的物质的量分别是xmol、ymol，则x+y＝0.5、3x+y＝0.9，解得x＝0.2、y＝0.3，即二者的物质的量之比为，B正确；C．根据氮元素守恒可知所得100mL硝酸溶液中硝酸的物质的量是0.5mol，浓度为5mol/L，C正确；D．根据电子得失守恒可知消耗氧气的物质的量是0.9mol÷4＝0.225mol，标况下的体积为0.225mol×22.4L/mol＝5.04L，D正确；答案选A。 3．将铜镁合金完全溶解于某浓度的硝酸中，得到和的混合气体(标准状况)，当向反应后的溶液中加入溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为。下列说法正确的是 A．该硝酸中的物质的量浓度是 B．该合金中铜与镁的物质的量之比是 C．和的混合气体中，的体积分数是 D．可以计算出该硝酸中的质量分数 【答案】B 【分析】金属离子全部沉淀时，得到3.12g沉淀为Cu(OH)2、Mg(OH)2，故沉淀中m(OH-)=3.12g-1.76g=1.36g，则n(OH-)==0.08mol，根据电荷守恒可知，金属提供的电子物质的量等于氢氧根的物质的量，设Cu、Mg的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者总质量、电子转移守恒有64x+24y=1.76，2x+2y=0.08，解得：x=0.02=y=0.02，故合金中铜与镁的物质的量之比是0.02mol：0.02mol=1：1； 【解析】A．NO2和NO混合气体的物质的量为0.05mol，完全沉淀溶液中溶质为硝酸钠，根据Na元素守恒可知：n(NaNO3)=n(NaOH)=1mol/L×0.54L=0.54mol，根据N元素混合可知：n(HNO3)=n(NO2)+n(NO)+n(NaNO3)=0.05mol+0.54mol=0.59mol，故c(HNO3)==11.8mol/L，故A错误；B．由分析可知，该合金中铜与镁的物质的量之比是，故B正确；C．设NO2的物质的量为amol，则NO的物质的量为(0.05-a)mol，根据电子转移守恒可知：a×1+(0.05-a)×3=0.08，解得a=0.035，则NO2的体积分数=×100%=70%，故C错误；D．因为硝酸溶液的密度未知，溶液的总质量未知，故无法计算硝酸的质量分数，故D错误；答案选B。 4．将铜投入一定浓度的硝酸中，铜完全溶解，产生NO和混合气体共(不考虑，体积折算为标准状况下)，反应结束后向溶液中加入一定量溶液，使溶液中的金属阳离子全部转化为沉淀。若将盛有该混合气体的容器倒扣在水中，通入一定体积的氧气，恰好可将该混合气体完全吸收。则下列说法错误的是 A．通入氧气的体积在标准状况下为 B．NO与的体积比为 C．原硝酸溶液中 D．沉淀质量应为 【答案】C 【分析】铜和硝酸反应生成硝酸铜、氮的氧化物和水，铜恰好完全反应，反应结束后向溶液中加入一定量溶液，使溶液中的全部转化为沉淀。将盛有氮的氧化物的容器倒扣在水中，通入一定体积的氧气，恰好可将该混合气体完全反应生成硝酸。 【解析】A．2.56g铜的物质的量为，与硝酸完全反应转移电子数为，根据电子守恒可知，氧气转移电子数与铜相等，由此求出氧气的物质的量为，标况下体积为，A正确；B．设NO与的物质的量分别为x、y，则有，，由此解得，B正确；C．根据分析，铜和硝酸反应生成硝酸铜、氮的氧化物和水，铜恰好完全反应，但硝酸是否过量并不清楚，所以原硝酸溶液中硝酸根物质的量无法计算，C错误；D．铜的物质的量为，根据分析，沉淀氢氧化铜的质量为，计算可得氢氧化铜沉淀质量为，D正确；故选C。 5．实验研究发现，金属与硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低。现有一定量铝粉和铁粉的混合物与一定体积某浓度的稀硝酸充分反应，反应过程中无气体放出(已知硝酸的还原产物是)。在反应结束后的溶液中，逐滴加入的溶液。所加溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量关系如图所示。下列说法错误的是 A． B．b与a的差值为 C．反应结束后的溶液显酸性 D．原硝酸溶液中含硝酸的物质的量为 【答案】A 【解析】A．由图可得硝酸过量，加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，再生成沉淀，当沉淀完全后由图知继续加入氢氧化钠溶液，沉淀量不变，可判断与发生了反应，由图可知铵根离子为5mol/L×0.006L=0.03mol，e到f沉淀减少，发生Al(OH)3+OH－＝[Al(OH)4]－，溶解的Al(OH)3为5mol/L×0.01L=0.05mol，根据铝元素守恒，故混合金属中n（Al）=0.05mol，溶液中n（）=0.03ml，根据电子转移守恒有，3n（Fe）+3n（Al）=8n（），即3n（Fe）+3×0.05mol=8×0.03mol，解得：n（Fe）=0.03mol，混合金属中n（Al）=0.05mol、n（Fe）=0.03mol，样品中铝粉和铁粉的物质的量之比为5：3，依据元素守恒可知，故A错误；B．根据以上分析可知生成氢氧化铁和氢氧化铝的物质的量分别是0.03mol、0.05mol，由于最终得到的沉淀是氢氧化铁，因此b与a的差值为，故B正确；C．由图可知，一开始加入NaOH时，没有沉淀，则加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应，所以原先反应结束后的溶液仍有硝酸剩余，故C正确；D．e点时溶质为硝酸钠、一水合氨，根据N元素守恒，可知：n（HNO3）=n（NH3•H2O）+n（NaNO3）=0.94L×5mol/L+0.03mol=0.5mol，故D正确。故选A。 6．0.6molCu与一定量浓硝酸恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。 下列有关判断不正确的是 A．氮的氧化物和NaOH溶液反应时，NO作还原剂 B．若浓硝酸体积为200mL，则其物质的量浓度为11mol/L C．生成和 D．混合气体中的物质的量是0.1mol 【答案】C 【分析】0.6molCu与浓硝酸恰好完全反应生成一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液。硝酸铜的物质的量为0.6mol，所以硝酸铜中硝酸根离子物质的量为1.2mol，氢氧化钠的物质的量为1mol，根据和的混合溶液中钠元素与氮元素守恒，所以n(N)=1mol，所以浓硝酸的物质的量为1.2mol+1mol=2.2mol。 【解析】A．氮的氧化物和NaOH溶液反应生成硝酸钠和亚硝酸钠，NO转化为高价态氮，所以作还原剂，A正确；B．若浓硝酸体积为200mL，则其物质的量浓度为，B正确；C．由题意可知0.9 mol氮的化合物转化为钠盐的量为1mol，则混合气体中四氧化二氮的物质的量是1mol-0.9mol=0.1mol，由得失电子守恒可知，0.6molCu失去的电子等于HNO3到NaNO2得到的电子，0.6×2= n（NaNO2）×（5-3）, n（NaNO2）=0.6mol，由Na原子守恒可以知道n（NaOH）=n（NaNO2）+n（NaNO3），则n（NaNO3）=1mol-0.6mol=0.4mol，C错误；D．由题意可知0.9 mol氮的化合物转化为钠盐的量为1mol，则混合气体中四氧化二氮的物质的量是1mol-0.9mol=0.1mol，D正确；故选C。 7．实验室用浓硫酸与铜丝加热生成的制备少量并检验性质。 Ⅰ.生成并检验性质 操作及现象：点燃酒精灯，试管ⅰ中有白雾生成，铜丝表面产生气泡；试管ⅱ中溶液红色褪去，试管ⅲ中溶液变红，一段时间后，将铜丝抽离硫酸并停止加热。 （1）ⅰ中发生反应的化学方程式为 。 （2）ⅱ中现象说明具有 作用。 （3）若将试管ⅲ与试管ⅱ位置互换，石蕊溶液变为红色能否作为是酸性氧化物的证据？说明理由： 。 Ⅱ.制备并检验性质 （4）ⅳ中反应的离子方程式为 。 （5）进行实验： ①A中溶液褪色，说明具有 性。 ②B中产生淡黄色沉淀的离子方程式为 。 ③C中无明显现象，甲同学通过检测的生成证明和发生反应：取1C中溶液于试管中， (填试剂和操作)，产生白色沉淀。 乙同学认为甲同学的实验没有排除的影响，设计对比实验： 。 综合甲、乙同学的实验可知，能将氧化。 【答案】 （1）Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O （2）漂白 （3）不能，试管ⅰ中白雾含有H2SO4，H2SO4也能石蕊溶液变为红色 （4）SO2+2OH—=SO+ H2O （5）还原 SO+2S2—+6H+=3S↓+3H2O 加入足量盐酸后，再滴入BaCl2溶液 取1mLⅳ中溶液，加入足量盐酸后，再滴入BaCl2溶液，产生的白色沉淀较甲同学实验的少 【分析】由实验装置图可知，试管ⅰ中铜与浓硫酸共热反应生成生成硫酸铜、二氧化硫和水，试管ⅱ中盛有的品红溶液验证二氧化硫的漂白性，并吸收白雾中的硫酸防止干扰二氧化硫酸性氧化物的验证，试管ⅲ盛有的石蕊溶液用于验证二氧化硫酸性氧化物的性质，试管ⅳ中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收二氧化硫，防止污染环境。 【解析】（1）由分析可知，试管ⅰ中发生的反应为铜与浓硫酸共热反应生成生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O，故答案为：Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O； （2）由分析可知，试管ⅱ中溶液红色褪去说明二氧化硫具有漂白性，故答案为：漂白； （3）由分析可知，试管ⅱ中盛有的品红溶液验证二氧化硫的漂白性，并吸收白雾中的硫酸防止干扰二氧化硫酸性氧化物的验证，所以试管ⅲ与试管ⅱ的位置不能互换，若互换，因为硫酸的干扰，石蕊溶液变为红色不能作为二氧化硫是酸性氧化物的证据，故答案为：不能，试管ⅰ中白雾含有H2SO4，H2SO4也能石蕊溶液变为红色； （4）由分析可知，试管ⅳ中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收二氧化硫，防止污染环境，反应的离子方程式为SO2+2OH—=SO+ H2O，故答案为：SO2+2OH—=SO+ H2O； （5）①A中溶液褪色，说明亚硫酸钠具有还原性，能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应使溶液褪色，故答案为：还原； ②B中产生淡黄色沉淀的反应为酸性条件下，亚硫酸根离子与硫离子发生氧化还原反应生成硫和水，反应的离子方程式为SO+2S2—+6H+=3S↓+3H2O，故答案为：SO+2S2—+6H+=3S↓+3H2O； ③C中发生的反应为具有还原性的亚硫酸钠溶液与过氧化氢溶液反应生成硫酸钠和水，检验溶液中含有硫酸根离子时，应先加入足量盐酸排出亚硫酸根离子对硫酸根离子检验的干扰，再加入氯化钡溶液观察是否有白色沉淀生成；若甲同学的实验没有排除氧气的影响，取等量的向试管ⅳ溶液，向溶液中加入足量盐酸后，再滴入氯化钡溶液，产生的白色沉淀较甲同学实验的少说明过氧化氢能将二氧化硫氧化，故答案为：加入足量盐酸后，再滴入BaCl2溶液；取ⅳ中溶液，加入足量盐酸后，再滴入BaCl2溶液，产生的白色沉淀较甲同学实验的少。 建议时间：5分钟 1．（2023·江苏卷）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 A．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物： B．工业制硝酸过程中的物质转化： C．汽车尾气催化转化器中发生的主要反应： D．实验室制备少量的原理： 【答案】B 【解析】A．Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO，NO与氧气发生反应生成NO2，A正确； B．氮气与氧气在高温条件下生成NO，但NO无法与水发生化学反应，B错误； C．汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体，故该反应方程式为，C正确； D．实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量，化学方程式为，D正确。 故选B。 2．（2022·广东卷）若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是 A．与浓硫酸反应，只体现的酸性 B．a处变红，说明是酸性氧化物 C．b或c处褪色，均说明具有漂白性 D．试管底部出现白色固体，说明反应中无生成 【答案】B 【解析】A．铜和浓硫酸反应过程中，生成CuSO4体现出浓硫酸的酸性，生成SO2体现出浓硫酸的强氧化性，故A错误； B．a处的紫色石蕊溶液变红，其原因是SO2溶于水生成了酸，可说明SO2是酸性氧化物，故B正确； C．b处品红溶液褪色，其原因是SO2具有漂白性，而c处酸性高锰酸钾溶液褪色，其原因是SO2和KMnO4发生氧化还原反应，SO2体现出还原性，故C错误； D．实验过程中试管底部出现白色固体，根据元素守恒可知，其成分为无水CuSO4，而非蓝色的CuSO4·5H2O，其原因是浓硫酸体现出吸水性，将反应生成的H2O吸收，故D错误； 综上所述，正确的是B项。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $