内容正文:
课时测评10 硝酸
(时间:45分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1-9题,每小题4分,共36分)
题点1 硝酸的性质与用途
1.(2024·宿迁青华中学期中)《本草纲目拾遗》记载:西洋人所造,性最猛烈,能蚀五金。王怡堂先生云:其水至强,五金八石皆能穿漏,惟玻璃可盛。这里“强水”是指( )
A.氨水 B.硝酸
C.醋 D.卤水
答案:B
解析:根据题意可知,“强水”能和各种金属以及金属氧化物反应,但是不能和玻璃反应,应该为硝酸,故选B。
2.(2024·江苏射阳县陈洋中学期末)下列有关浓HNO3的说法不正确的是( )
A.保存于棕色试剂瓶中
B.常温下不能与Fe反应
C.常温时能与Cu反应
D.能与木炭在加热条件下反应
答案:B
解析:HNO3见光易分解,因此要保存于棕色试剂瓶中,故A正确;常温下浓HNO3和铁发生钝化,即铁的表面被浓硝酸氧化,生成了一层致密的氧化物薄膜,这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应,故B错误;浓HNO3常温时能与Cu发生反应:Cu+4H++2NCu2++2H2O+2NO2↑,故C正确;浓HNO3与木炭在加热条件下反应生成CO2、NO2和H2O,故D正确;故选B。
3.下列说法正确的是( )
A.不用浓硝酸和铜屑反应制硝酸铜,说明浓硝酸具有挥发性
B.硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮元素得电子
C.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不溶解
D.浓硝酸与浓盐酸按3∶1的体积比所得的混合物叫王水
答案:B
解析:Cu+4HNO3(浓)2NO2↑+Cu(NO3)2+2H2O,铜和浓硝酸反应除了生成硝酸铜还生成二氧化氮,浓硝酸的利用率不高,与浓硝酸的挥发性无关,而制取硝酸铜通常利用稀硝酸与氧化铜反应,A错误;在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Cu(NO3)2固体,由于在酸溶液中硝酸根离子具有强氧化性,故此时铜粉溶解,C错误;王水中浓盐酸与浓硝酸的体积比是3∶1,D错误。
题点2 硝酸性质的实验探究
4.实验室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,下列说法不正确的是( )
A.曲颈甑的长颈起到冷凝的作用
B.反应温度如果过高,制得的硝酸可能会呈现黄色
C.化学方程式为NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
D.可从实验室中选用无色透明洁净的试剂瓶盛装制得的硝酸
答案:D
解析:曲颈甑的长颈将挥发出的硝酸冷凝,故A正确;浓硝酸受热易分解,分解生成的二氧化氮溶解在硝酸中使其呈现黄色,故B正确;硝酸钠和浓硫酸反应可以生成硝酸和硫酸氢钠,化学方程式为NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑,故C正确;硝酸见光易分解,应避光保存,存放在棕色试剂瓶中,故D错误。
5.(2024·天津第一中学检测)一定温度下,探究铜与稀硝酸的反应,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为3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O
B.过程Ⅲ反应速率比过程Ⅰ快的原因是反应放热使温度升高致使速率加快
C.当活塞不再移动时,即使再抽入空气,铜屑也不会继续溶解
D.②振荡时,针管内可能会发生的反应有4NO2+O2+2H2O4HNO3
答案:C
解析:铜与稀硝酸反应的还原产物为NO,反应的离子方程式为3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O,故A正确;铜和稀硝酸的反应放热,随反应的进行,体系内的温度升高,反应速率加快,故B正确;活塞不再移动时,再抽入空气,NO和氧气、水发生反应生成硝酸,能继续溶解铜,故C不正确;②振荡时,针管内的二氧化氮与氧气在水中可以发生反应生成硝酸,反应的化学方程式为4NO2+O2+2H2O4HNO3,故D正确。
题点3 有关硝酸的计算
6.一定质量的铜和适量的浓硝酸反应,随着反应的进行,所生成的气体颜色逐渐变浅,当铜反应完毕后,共收集到11.2 L气体(标准状况),将该气体与0.325 mol O2混合溶于水,恰好无气体剩余。则反应中消耗硝酸的物质的量( )
A.1.2 mol B.1.1 mol
C.1.8 mol D.1.6 mol
答案:C
解析:收集到11.2 L气体(标准状况),为0.5 mol,将该气体与0.325 mol O2混合溶于水,恰好无气体剩余,说明生成的有NO和NO2,设NO为x mol,则NO2为(0.5-x) mol,根据4NO+3O2+2H2O4HNO3,4NO2+O2+2H2O4HNO3x+=0.325,解得x=0.4,0.5-x=0.1,又根据3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,Cu+4HNO3Cu(NO3)2+2NO2↑+H2O两式可知,生成0.4 mol NO消耗硝酸为1.6 mol,生成0.1 mol NO2消耗硝酸为0.2 mol,共消耗硝酸为1.8 mol。
7.向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中缓慢加入铁粉,产生气体的体积随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法正确的是( )
A.OA段产生的气体是氢气
B.AB段发生的反应为Fe3++Fe2Fe2+
C.原混合溶液中N的物质的量为0.2 mol
D.原混合溶液中稀硫酸的物质的量浓度为1 mol·L-1
答案:C
解析:OA段发生反应Fe+4H++NFe3++2H2O+NO↑,OA段产生的气体是NO,A错误;AB段发生反应2Fe3++Fe3Fe2+,B错误;OA段消耗Fe=0.2 mol,所以原混合溶液中N0.2 mol,C正确;加入22.4 g 铁粉后,溶液中的溶质完全是FeSO4,根据S元素守恒,原混合溶液中H2SO4=2.0 mol·L-1,D错误。
8.(2024·偃师高级中学月考)将一定量的铁粉加入到一定浓度的稀硝酸中,金属恰好完全溶解,反应后溶液中存在:c(Fe2+)∶c(Fe3+)=3∶2,则参加反应的Fe和HNO3的物质的量之比为( )
A.5∶16 B.1∶1
C.2∶3 D.3∶2
答案:A
解析:n=c·Vaq,Vaq相同,c(Fe2+)∶c(Fe3+)=3∶2,所以该溶液中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=3∶2,设反应生成的Fe(NO3)3的物质的量为2 mol,Fe(NO3)2的物质的量为3 mol,参加反应的Fe的总物质的量为5 mol,根据硝酸铁和硝酸亚铁的化学式计算未被还原的硝酸的物质的量,再根据氧化还原反应中得失电子数相等计算被还原的硝酸的物质的量。根据上述分析可知,未被还原的硝酸的物质的量:n(HNO3)=n(N)=2 mol×3+3 mol×2=12 mol,根据氧化还原反应中得失电子数相等,Fe被氧化成Fe3+,失去3e-,被氧化成Fe2+,失去2e-,总的失去的电子数为:2 mol×3+3 mol×2=12 mol,设被还原的硝酸的物质的量为x,HNO3被还原成NO气体,得到的电子数为:x mol×3,则2 mol×3+3 mol×2=x mol×3,得出x=4 mol,所以参加反应的HNO3的总物质的量为12 mol+4 mol=16 mol,参加反应的Fe和HNO3的物质的量之比为:5∶16,A正确。
9.(2024·扬州邗江四校联考)在加热条件下,将1.20 g铁铜合金完全溶解于100 mL、12.0 mol·L-1的浓硝酸中,得到NO2和N2O4的混合气体672 mL(标准状况下)。向反应后的溶液中加入1.0 mol·L-1 NaOH溶液,当金属离子全部沉淀时,得到2.05 g沉淀。下列有关说法正确的是( )
A.反应过程中浓硝酸仅体现氧化性
B.该合金中铁与铜物质的量之比是2∶1
C.混合气体中,N2O4的体积分数是33.3%
D.金属离子全部沉淀时,加入NaOH溶液的体积至少为1 150 mL
答案:D
解析:反应过程中生成NO2和N2O4,表明浓硝酸一部分表现氧化性,反应过程中生成Fe(NO3)3,表明浓硝酸一部分表现酸性,A错误;原铁铜合金质量为1.20 g,当产生金属离子完全沉淀时,为Fe(OH)3和Cu(OH)2混合,质量为2.05 g,根据元素守恒,设Fe的物质的量为x mol,Cu的物质的量为y mol,列等式:56x+64y=1.2、107x+98y=2.05,解得:x=0.01、y=0.01,即该合金中铁与铜物质的量之比是1∶1,B错误;NO2和N2O4的混合气体为672 mL(标准状况下),即物质的量为0.03 mol,n(NO2)+n(N2O4)=0.03 mol,反应过程中根据得失电子守恒,3n(Fe3+)+2n(Cu2+)=n(NO2)+2n(N2O4)=0.05 mol,联立解得:n(NO2)=0.01 mol,n(N2O4)=0.02 mol,因此混合气体中,NO2体积分数:×100%≈66.7%,C错误;100 mL、12.0 mol·L-1的浓硝酸中含有硝酸的物质的量:12.0 mol·L-1×0.1 L=1.2 mol,反应后的溶质为硝酸钠,根据N元素守恒,硝酸钠的物质的量:1.2 mol-0.01-0.02×2=1.15 mol,需要氢氧化钠溶液的体积:=1 150 mL,D正确。
10.(12分)(2024·连云港七校期中联考)某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体,设计了如下实验。实验装置如图所示:
(1)装置A中碳酸钙的作用是 。
(2)实验时将B装置中的铜丝插入稀硝酸中,请写出B中反应的化学方程式:
。
(3)推动注射器,将F中空气通入E中,可观察到的现象是 ,
据此可以说明铜与稀硝酸反应产生的是NO气体,E中发生反应的化学方程式为
。
(4)该课外活动小组还进行了有关Cu、稀硝酸、稀硫酸化学性质的实验,实验过程如图所示。下列有关说法正确的是 (填字母)。
a.实验①试管口有红棕色气体产生,说明Cu和稀HNO3反应能够生成NO2
b.NO是一种无色无味的气体,因此可以直接排放到空气中
c.实验③中滴加稀硫酸后,能观察到试管口有红棕色气体产生
d.由上述实验可得出结论:Cu在常温下既可与稀硝酸反应,又可与稀硫酸反应
答案:(1)利用生成的CO2将整套装置内的空气排尽,以排除对气体产物观察的干扰
(2)3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)无色气体变为红棕色 2NO+O22NO2
(4)c
解析:(1)装置A中碳酸钙的作用:利用生成的CO2将整套装置内的空气排尽,以排除对气体产物观察的干扰;(2)铜丝与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,化学方程式:3Cu+8HNO3(稀)+2NO↑+4H2O;(3)推动注射器,将F中空气通入E中,可观察到的现象:无色气体变为红棕色;反应化学方程式:2NO+O22NO2;(4)实验①试管口有红棕色气体产生,是NO与空气中的氧气接触反应生成NO2,a错误;NO不能直接排放到空气中,b错误;实验③中滴加稀硫酸后,在酸性环境下硝酸根离子具有氧化性,与过量Cu反应生成NO,NO在试管口被氧气氧化为NO2,能观察到试管口有红棕色气体产生,c正确;由上述实验只能得出结论:Cu在常温下可与稀硝酸反应,d错误。
11.(12分)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(已知4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O)。
(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 ,产生该气体的化学方程式是 。
(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)。
(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。
①下列对该气体的检验方法合理的是 (填字母)。
A.将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内,观察试纸是否变红
B.将带火星的木条伸入集气瓶中,观察木条是否复燃
②如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气,则氧气的来源是
答案:(1)红棕色 C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O (2)BaCO3 (3)防倒吸
(4)①B ②浓硝酸的分解
解析:(1)装置A中浓硝酸与木炭反应生成NO2、CO2、H2O,由于NO2为红棕色气体,故三颈瓶中气体的颜色为红棕色。(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。(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)①NO和O2均不具有酸性,A错误;O2能使带火星的木条复燃,而NO不能,B正确。②装置A中除木炭与浓硝酸发生反应外,还可能发生浓硝酸的分解反应。
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