内容正文:
课时跟踪检测(十) 硝酸
一、选择题
1.对于硝酸的物理性质,下列叙述不正确的是 ( )
A.可以与水以任意比互溶
B.不易挥发
C.有刺激性气味
D.打开浓硝酸时在瓶口可以观察到有白雾生成
2.下列关于硝酸的说法正确的是 ( )
A.硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮得电子
B.浓硝酸与浓盐酸按3∶1的体积比混合所得的混合物叫王水
C.硝酸电离出的H+能被Zn、Fe等金属还原成H2
D.常温下,向浓硝酸中投入Fe片,会产生大量的红棕色气体
3.浓硝酸常呈黄色的原因是 ( )
A.浓硝酸中混有碘化银
B.浓硝酸中混有铁离子
C.浓硝酸易分解产生二氧化氮
D.浓硝酸中混有单质硫
4.在反应C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O中浓硝酸表现出 ( )
A.酸性 B.挥发性
C.强氧化性 D.不稳定性
5.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.反应速率:两者相同
B.消耗HNO3的物质的量:前者大,后者小
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
6.下列有关铜与浓硝酸反应的说法错误的是 ( )
A.HNO3是氧化剂,NO2是还原产物
B.若2 mol HNO3被还原,则反应中一定生成22.4 L NO2气体
C.参加反应的硝酸中,被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比是1∶1
D.硝酸在反应中既表现了强氧化性,又表现了酸性
7.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是 ( )
A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后褪色——酸性和强氧化性
B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
8.要绿水青山,就必须防止环境污染,工业上用洗净的废铜屑来制备硝酸铜,为了节约原料和防止污染环境,宜采用的方法是 ( )
A.Cu+HNO3(浓)Cu(NO3)2
B.Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2
C.CuCuOCu(NO3)2
D.CuCuSO4Cu(NO3)2
9.碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图装置),下列有关说法正确的是 ( )
A.洗气瓶中产生的沉淀中有碳酸钡
B.在Z导管出来的气体中无二氧化碳
C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡
D.在Z导管口没有红棕色气体出现
10.将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀硝酸中恰好完全反应,固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896 L(标准状况),向反应后的溶液中加入2 mol·L-1NaOH溶液60 mL时,金属离子恰好沉淀完全,则形成沉淀的质量为 ( )
A.(m+2.28)g B.(m+2.04)g
C.(m+3.32)g D.(m+4.34)g
11.某实验小组同学把小块木炭在酒精灯上烧至红热,迅速投入热的浓硝酸中,发生剧烈反应,同时有大量红棕色气体产生,液面上木炭迅速燃烧发出亮光。经查阅资料可知浓硝酸分解产生NO2和O2。为了探究“液面上木炭迅速燃烧发出亮光”的原因,该小组同学用如图装置完成以下实验:
序号
实验Ⅰ
实验Ⅱ
集气瓶中
所盛气体
O2
加热浓硝酸
产生的气体
现象
木炭迅速燃烧发出亮光
木炭迅速燃烧发出亮光
下列说法正确的是 ( )
A.浓硝酸分解产生的V(NO2)∶V(O2)=1∶1
B.红棕色气体的产生表明木炭与浓硝酸发生了反应
C.能使液面上木炭迅速燃烧发出亮光的主要气体是氧气
D.以上实验不能确定使液面上木炭迅速燃烧发出亮光的主要气体一定是NO2
12.(2025·广东卷)按如图组装装置并进行实验:将铜丝插入溶液中,当c中红色褪去时,将铜丝拔离液面。下列叙述错误的是( )
A.a中有化合反应发生,并有颜色变化
B.b中气体变红棕色时,所含氮氧化物至少有两种
C.c中溶液红色刚好褪去时,HCO恰好完全反应
D.若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热,则c中溶液颜色会褪去
13.依据图中氮元素及其化合物间的转化关系,判断下列说法错误的是 ( )
A.X是N2O5
B.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
C.可用排空气法收集NO气体
D.由NH3→N2可知,原理上NH3与NO2反应生成N2也可以实现
14.(2024·湖南卷)某学生按图示方法进行实验,观察到以下实验现象:
①铜丝表面缓慢放出气泡,锥形瓶内气体呈红棕色;
②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快,气体颜色逐渐变深;
③一段时间后气体颜色逐渐变浅,至几乎无色;
④锥形瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升,最终铜丝与液面脱离接触,反应停止。
下列说法正确的是 ( )
A.开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢,原因是铜丝在稀HNO3中表面钝化
B.锥形瓶内出现了红棕色气体,表明铜和稀HNO3反应生成了NO2
C.红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2+H2O2HNO3+NO
D.铜丝与液面脱离接触,反应停止,原因是硝酸消耗完全
二、非选择题
15.(15分)(2025·江苏连云港期中)工业上制备硝酸的设备和流程如图所示:
(1)工业制备硝酸的原料有NH3、H2O和________。
(2)热交换器内发生的化学反应为______________(填“放热”或“吸热”)反应。
(3)转化器中NH3发生反应的化学方程式为__________________________________。该反应过程中主要产物是NO而不是NO2的可能原因是__________________________________________。
(4)吸收塔中主要发生的化学反应方程式是______________________。该反应过程中,理论上每生成1 mol HNO3,转移的电子数为________ mol。
(5)硝酸应该密封贮存在低温、避光处的原因是__________________。
(6)用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O(ⅰ)
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O(ⅱ)
①反应(ⅰ)中氧化剂是________(填化学式,下同);反应(ⅱ)中还原剂是________。
②工业上将NO2、NO通入石灰乳中可制备重要的工业原料Ca(NO2)2。该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
课时跟踪检测(十)
1.选B 硝酸易溶于水,可以与水以任意比互溶,故A正确;硝酸具有挥发性,有刺激性气味,故B错误,C正确;浓硝酸易挥发,与空气中的水蒸气结合形成硝酸小液滴,形成白雾,故D正确。
2.选A B选项:王水指的是浓硝酸和浓盐酸按体积之比1∶3混合所得的混合物。C选项:硝酸与金属反应时,被还原的是+5价氮,得到的还原产物是NO2、NO、N2O、N2等。D选项:常温下,浓硝酸可使Fe和Al等金属发生钝化。
3.选C 浓硝酸不稳定,见光或受热容易分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,分解出的二氧化氮又溶于浓硝酸中,使浓硝酸显黄色,故选C。
4.选C 在反应C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O中,氮元素化合价从+5价全部变化为+4价,表现出硝酸的强氧化性,C正确;酸性是指硝酸中氮元素化合价不变,生成硝酸盐,A错误;挥发性是硝酸挥发出硝酸微粒,属于物理性质,B错误;不稳定性是指硝酸见光或加热分解的性质,D错误。
5.选B HNO3浓度越大,反应速率越大。Cu与浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式分别为Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,由反应的化学方程式可知,等质量的Cu分别与浓硝酸、稀硝酸完全反应时,耗酸量前者大,还原产物前者NO2为红棕色气体,后者NO为无色气体,而氧化产物都为Cu(NO3)2,反应过程中转移电子数相等。
6.选B Cu与浓硝酸的反应为Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,反应中N元素的化合价由HNO3中+5价降低为NO2中+4价,HNO3是氧化剂,发生还原反应生成NO2,NO2是还原产物,故A正确;根据氮元素守恒可知被还原的硝酸的物质的量等于二氧化氮的物质的量,2 mol HNO3被还原,则反应中生成2 mol NO2,且二氧化氮所处的状态不一定是标准状况,体积无法确定,故B错误;被还原的硝酸生成二氧化氮,未被还原的硝酸生成硝酸铜,由化学方程式Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O可知,被还原和未被还原的硝酸的物质的量之比是1∶1,故C正确;反应中N元素的化合价部分未变化,生成硝酸铜,硝酸表现酸性,N元素化合价部分降低,生成二氧化氮,硝酸表现氧化性,故D正确。
7.选D 浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红,表现出酸性,后褪色,表现出强氧化性,A正确。不能用稀硝酸与锌反应制氢气,因为硝酸具有强氧化性,被锌还原生成氮氧化物等,而不生成氢气,B正确。要用棕色瓶盛装浓硝酸,因为浓硝酸具有光的不稳定性,C正确。能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去,可能是硝酸表现出强氧化性,将酚酞氧化而褪色,也可能是硝酸表现出酸性,中和了氢氧化钠的碱性,酚酞在中性溶液中呈无色,D错误。
8.选C 铜与浓硝酸反应过程中,有二氧化氮气体生成,污染环境,A不选;铜与稀硝酸反应过程中,有一氧化氮气体生成,污染环境,B不选;CuCuOCu(NO3)2过程中,无有害气体生成,C选;铜与浓硫酸反应过程中,有二氧化硫气体生成,污染环境,D不选。
9.选C 碳与浓硫酸共热产生的X气体为CO2和SO2的混合气体,铜与浓硝酸反应产生的Y气体是NO2,SO2+H2O+NO2H2SO4+NO,故洗气瓶中产生的是硫酸钡沉淀,Z处逸出的气体中有CO2和NO,NO遇到空气中的氧气生成了红棕色的NO2,二氧化碳不与氯化钡反应,所以没有BaCO3生成。
10.选B 当金属离子恰好沉淀完全时,n(OH-)=2 mol·L-1×60×1L=0.12 mol,m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)=m g+0.12 mol×17 g·mol-1=(m+2.04)g,故B正确。
11.选D 浓硝酸分解的化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,则V(NO2)∶V(O2)=4∶1,故A错误;红棕色气体为NO2,它的产生不能表明木炭与浓硝酸发生了反应,也可能是浓硝酸分解产生的,故B错误;实验Ⅱ中浓硝酸受热分解产生的气体为二氧化氮和氧气,木炭在此混合气体中能迅速燃烧发出亮光,可能是氧气助燃的作用,也可能二氧化氮也具有助燃作用,以上实验不能确定使液面上木炭迅速燃烧发出亮光的主要气体一定是NO2,故C错误、D正确。
12. 选C 铜和稀硝酸反应,会生成一氧化氮,一氧化氮为无色气体,液面上方有氧气存在,一氧化氮与氧气反应,生成红棕色的二氧化氮,属于化合反应,生成的Cu(NO3)2为蓝色,有颜色变化,A正确;b中气体变红棕色时,说明有二氧化氮存在,存在2NO2N2O4的反应,所以所含氮氧化物至少有两种,B正确;酚酞的变色范围是8.2~10,c中溶液红色刚好褪去时,此时溶液可能呈弱碱性,所以不能判断HCO是否恰好完全反应,C错误;若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热,会生成二氧化硫,二氧化硫通入碳酸氢钠溶液中,可生成亚硫酸氢钠,溶液显酸性,c中溶液颜色会褪去,D正确。
13.选C 由图中氮元素及其化合物的转化关系可知,X为+5价对应的氮的氧化物(N2O5),故A正确;氨气催化氧化生成一氧化氮和水,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮溶于水生成硝酸,工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸,故B正确;一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮气体,不可用排空气法收集NO气体,故C错误;NH3可与NO2反应生成氮气,8NH3+6NO27N2+12H2O,故D正确。
14.选C 金属铜与稀硝酸不会产生钝化,开始反应速率较慢,可能的原因是铜表面有氧化铜,故A项说法错误;由于装置内有空气,铜和稀HNO3反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2,产生的NO2浓度逐渐增加,气体颜色逐渐变深,故B项说法错误;装置内氧气逐渐被消耗,生成的NO2量逐渐达到最大值,同时装置内的NO2能与溶液中的H2O反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,气体颜色变浅,故C项说法正确;由于该装置为密闭体系,生成的NO无法排出,逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗,铜丝与液面脱离接触,反应停止,故D项说法错误。
15.解析:工业上制硝酸的原理:转化器中发生反应4NH3+5O24NO+6H2O、热交换器中发生反应2NO+O2===2NO2、吸收塔中发生的主要反应3NO2+H2O===2HNO3+NO。(1)由图和分析知,工业制备硝酸的原料有NH3、H2O和空气。(2)热交换器内发生的化学反应为2NO+O2===2NO2,为放热反应。(3)转化器中NH3发生反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。该反应过程中主要产物是NO而不是NO2的可能原因是实验条件下NO稳定或实验条件下NO2能分解生成NO和氧气。(4)吸收塔中发生的主要反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,该反应过程中,+4价N,分别升高为+5价,降低为+2价,理论上每生成1 mol HNO3,转移的电子数为1 mol。(5)硝酸应该密封贮存在低温、避光处的原因是硝酸受热或见光易分解。(6)①反应(ⅰ)中+4价N元素和+2价N元素均变为+3价,故氧化剂是NO2;反应(ⅱ)中+4价N元素分别变为+3价和+5价,还原剂是NO2。②根据反应(ⅰ)、反应(ⅱ)可知,若NO和NO2物质的量之比小于1∶1,会导致Ca(NO2)2产品中混有Ca(NO3)2杂质,若NO和NO2物质的量之比大于1∶1,会导致放出的气体中NO含量升高。
答案:(1)空气
(2)放热
(3)4NH3+5O24NO+6H2O 实验条件下NO稳定(或实验条件下NO2能分解生成NO和氧气)
(4)3NO2+H2O===2HNO3+NO 1
(5)硝酸受热或见光易分解
(6)①NO2 NO2 ②若NO和NO2物质的量之比小于1∶1,会导致Ca(NO2)2产品中混有Ca(NO3)2杂质,若NO和NO2物质的量之比大于1∶1,会导致放出的气体中NO含量升高
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