2018-2019學年高中化學 第3章 自然界中的元素 第2節(jié) 氮的循環(huán) 第3課時 硝酸作業(yè)1 魯科版必修1.doc

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第3課時 硝酸 [基礎達標] 1．下列對于硝酸的認識，正確的是(　　) A．濃硝酸和稀硝酸都具有強氧化性 B．銅和稀硝酸的反應屬于置換反應 C．在銅與濃硝酸的反應中，硝酸只發(fā)揮了氧化性，沒有體現(xiàn)酸性 D．可用鋁或鐵制容器盛裝稀硝酸 解析：選A。銅與稀硝酸反應無單質(zhì)生成，B不正確；銅與濃硝酸反應生成了Cu(NO3)2和H2O，體現(xiàn)了酸性，C項不正確；可用鋁或鐵制容器盛裝濃硝酸，D不正確。 2．下列有關硝酸反應的敘述中，錯誤的是(　　) A．稀硝酸與鐵反應，有氫氣放出 B．濃硝酸跟銅反應，有二氧化氮氣體放出 C．硝酸跟碳酸鈉反應，有二氧化碳氣體放出 D．硝酸受熱時，有二氧化氮、氧氣放出 解析：選A。稀硝酸與鐵反應生成Fe(NO3)2或Fe(NO3)3、NO及H2O，無氫氣放出。 3．硝酸被稱為“國防工業(yè)之母”是因為它是制取炸藥的重要原料。下列實驗事實與硝酸性質(zhì)不相對應的一組是(　　) A．濃硝酸使紫色石蕊溶液先變紅后退色——酸性和強氧化性 B．不能用稀硝酸與鋅反應制氫氣——強氧化性 C．要用棕色瓶盛裝濃硝酸——不穩(wěn)定性 D．能使滴有酚酞的氫氧化鈉溶液紅色退去——強氧化性 解析：選D。D項中表現(xiàn)硝酸的酸性。 4．向100 mL 12 molL－1的濃硝酸中加入足量的銅片，充分反應后，被還原的硝酸的物質(zhì)的量為(　　) A．0.3 mol　　　　　　 B．0.6 mol C．小于0.6 mol D．介于0.3 mol和0.6 mol之間 解析：選D。因為Cu是足量的，隨著反應的進行，濃硝酸會逐漸變稀，所以本題涉及的反應有兩個： Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O① 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O② 采用極限分析法：若只發(fā)生反應①，則被還原HNO3的物質(zhì)的量為1.2 mol＝0.6 mol；若只發(fā)生反應②，則被還原HNO3的物質(zhì)的量為1.2 mol＝0.3 mol。所以本題的正確答案為D。 5. 如右圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物)，當?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復后，試管內(nèi)完全被水充滿，原來試管中盛裝的氣體不可能是(　　) A．N2與NO2的混合氣體 B．O2與NO2的混合氣體 C．NO與NO2的混合氣體 D．NO2一種氣體 解析：選A。如果氣體是N2與NO2的混合氣體，則水不會充滿整個試管，因為N2不溶于水；如果是NO2(或O2和NO2的混合氣體)，發(fā)生反應：4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3，水會充滿試管；如果是NO與NO2的混合氣體，通入O2會發(fā)生反應4NO2＋2H2O＋O2===4HNO3和4NO＋2H2O＋3O2===4HNO3，而使水充滿試管。 6．在某稀硝酸的溶液中，加入5.6 g鐵粉充分反應后，鐵粉全部溶解，放出NO氣體，溶液質(zhì)量增加3.2 g，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋物質(zhì)的量之比為(　　) A．1∶1 B．3∶2 C．2∶1 D．4∶1 解析：選B。設Fe2＋的物質(zhì)的量為x，F(xiàn)e3＋的物質(zhì)的量為y。 由鐵原子守恒，得x＋y＝。 由得失電子守恒和質(zhì)量守恒得5.6 g－ mol30 gmol－1＝3.2 g。 兩式聯(lián)立，解得x＝0.06 mol，y＝0.04 mol。 故x∶y＝3∶2。 7．將7.68 g銅與50 mL一定濃度的硝酸恰好完全反應，產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為 4.48 L。 請回答： (1)NO的體積為________L，NO2的體積為________L。 (2)被還原的硝酸的物質(zhì)的量是________mol。 (3)硝酸的物質(zhì)的量濃度是________molL－1。 (4)欲使銅和硝酸產(chǎn)生的氣體收集在一倒置于水槽的容器中，當充入標準狀況下O2________L時，使水充滿容器。 解析：n(Cu)＝＝0.12 mol， n(NO)＋n(NO2)＝＝0.2 mol。 (1)解法一：設n(NO2)＝x mol，則n(NO)＝(0.2－x)mol， Cu2NO2　　3Cu2NO mol　　　x mol　　(0.2－x)mol　(0.2－x) mol 得 mol＋(0.2－x) mol＝0.12 mol，解得x＝0.18， 則V(NO2)＝0.18 mol22.4 Lmol－1＝4.032 L， V(NO)＝(0.2－0.18)mol22.4 Lmol－1＝0.448 L。 解法二：Cu～Cu2＋～　 2e－ 　 0.12 mol　　0.24 mol e－ HNO3～NO2↑～e －　　 HNO3～NO↑～3e－ n(NO2) n(NO2)　　　n(NO) 3n(NO) 由得失電子守恒得：n(NO2)＋3n(NO)＝0.24 mol 又因n(NO2)＋n(NO)＝0.2 mol，解得n(NO2)＝0.18 mol，n(NO)＝0.02 mol， 即V(NO2)＝4.032 L，V(NO)＝0.448 L。 (2)HNO3被還原生成NO和NO2，故被還原的n(HNO3)＝n(NO2)＋n(NO)＝0.2 mol。 (3)參加反應的　部分Cu(NO3)2　部分做氧化劑被還原 故n(HNO3)＝2n(Cu)＋[n(NO)＋n(NO2)] ＝20.12 mol＋0.2 mol＝0.44 mol， 則c(HNO3)＝＝＝8.8 molL－1。 (4)充入O2后，水充滿容器，則O2將NO和NO2氧化又生成HNO3，其過程可表示為HNO3NO＋NO2，兩個相反的過程得失電子數(shù)相等。 即：2Cu　～　O2　～　4e－ 0.12 mol 0.06 mol V(O2)＝0.06 mol22.4 Lmol－1＝1.344 L。 答案：(1)0.448　4.032　(2)0.2　(3)8.8　(4)1.344 8. 用圖中的簡易裝置可以進行氣體的制取和收集。 (1)實驗前檢查裝置的氣密性的操作是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)拔開試管a的橡皮塞，加入10 mL 6 molL－1的稀硝酸和1 g薄銅片，立即用帶有導管的橡皮塞塞緊試管口。請寫出試管a中所發(fā)生的所有反應的化學方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)從反應開始到反應結束，預期在試管a中可以觀察到哪些現(xiàn)象？請依次逐一寫出：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)在反應開始時，可觀察到導管b中的水面先沿導管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有氣泡從管口冒出。試說明反應開始時，導管中水面先上升的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：Cu與稀HNO3反應生成NO氣體，遇空氣生成NO2。氣體顏色由無色―→紅棕色。NO2溶于水生成NO，且3NO2NO，是氣體體積減小的反應，壓強降低。 答案：(1)把導管b的末端浸入水中，用手握緊試管a，捂熱后，導管口有氣泡冒出，松開手后，水又會上升到導管b中，則證明裝置的氣密性良好 (2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (3)銅片和稀硝酸反應，銅片逐漸溶解，有無色氣泡產(chǎn)生，反應速率開始時較慢，逐漸加快，試管a上部空間由無色變?yōu)榧t棕色，試管a的溶液由無色逐漸變?yōu)樗{色 (4)由于反應開始時，產(chǎn)生的NO和試管上部的O2反應生成NO2，NO2溶于水，和水反應，使裝置內(nèi)的氣體壓強減小，所以導管口的水面會上升一段高度 [能力提升] 9．(原創(chuàng)題)11.2 g鐵屑投入到100 mL 6.0 molL－1的硝酸溶液中，二者恰好完全反應并收集到 3.36 L氣體(標準狀況下)，下列說法正確的是(　　) A．氧化產(chǎn)物只有一種 B．還原產(chǎn)物可能只有一種 C．生成的Fe2＋與Fe3＋物質(zhì)的量之比為3∶1 D．生成的氣體中NO與NO2分子數(shù)之比為3∶1 解析：選C。設Fe(NO3)2、Fe(NO3)3、NO、NO2物質(zhì)的量分別為x、y、a、b。則有①x＋y＝0.2 mol，②a＋b＝0.15 mol，③2x＋3y＝3a＋b，④2x＋3y＋a＋b＝0.6 mol，解得x＝0.15 mol，y＝0.05 mol，a＝0.15 mol，b＝0。顯然只有C項符合題意。 10．硝酸是一種重要的工業(yè)原料，僅2014年2月份，我國濃硝酸產(chǎn)量就達到234 799噸，下列對于硝酸的認識，正確的是(　　) A．露置于空氣中，溶液濃度會減小 B．銅與硝酸的反應屬于置換反應 C．硝酸不能氧化Fe2＋ D．常溫下鐵或鋁與濃硝酸不反應 解析：選A。濃HNO3易揮發(fā)，使?jié)舛葴p小，A正確。Cu與HNO3不發(fā)生置換反應，B錯。HNO3有強氧化性，可氧化有還原性的Fe2＋，C錯。常溫下鐵、鋁遇濃硝酸鈍化，而鈍化是化學變化，D錯。 11．一定量的Cu與1 molL－1的稀硝酸反應，如果NO的濃度下降0.2 molL－1，則溶液中c(H＋)同時下降(假定反應前后溶液體積不變)(　　) A．0.2 molL－1　　　　　 B．0.4 molL－1 C．0.6 molL－1 D．0.8 molL－1 解析：選D。Cu與稀硝酸反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。c(NO)下降0.2 molL－1，c(H＋)應下降0.8 molL－1。 12．往淺綠色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀鹽酸時，溶液的顏色變化應該是(　　) A．顏色變淺 B．逐漸變?yōu)榧t色 C．沒有改變 D．變?yōu)樽攸S色 解析：選D。Fe2＋和NO在溶液中可以大量共存，但加入稀鹽酸后，NO在酸性條件下表現(xiàn)出強氧化性(即可認為H＋與NO結合成了HNO3)，把Fe2＋氧化為Fe3＋，溶液由淺綠色變成棕黃色。 13．在一大試管中裝入10 mL NO倒立于水槽中，然后向其中緩慢通入6 mL O2(氣體體積均在相同條件下測定)，下面有關實驗最終狀態(tài)的描述，正確的是(　　) A．試管內(nèi)氣體呈紅棕色 B．試管內(nèi)氣體呈無色，是3 mL NO C．試管內(nèi)氣體呈無色，是2 mL O2 D．試管內(nèi)液面上升 解析：選D。根據(jù)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，V(NO)∶V(O2)>4∶3時，NO有剩余。由題意，V(NO)∶V(O2)＝5∶3可知，NO剩余2 mL，則試管內(nèi)液面上升。 14．如圖所示為A、B、C、D、E五種含氮物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的關系圖，其中A、B、C、D常溫下都是氣體，B為紅棕色，寫出A、B、C、D、E的化學式和各步反應的化學方程式。 (1)各物質(zhì)的化學式為A________；B________；C________；D________；E________。 (2)各步反應的化學方程式為 A→C________________________________________________________________； D→C_____________________________________________________________； B→E_______________________________________________________________； E→C_____________________________________________________________。 解析：B為紅棕色氣體，是NO2，逆推C是NO，因此E是稀硝酸。 答案：(1)N2　NO2　NO　NH3　HNO3 (2)N2＋O22NO 4NH3＋5O24NO＋6H2O 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 15．某學習小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按下圖裝置進行實驗(夾持儀器已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。 可選藥品：濃硝酸、3 molL－1稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳。 已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與NO2反應。 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 (1)實驗應避免有害氣體排放到空氣中。裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是________________________________________________________________________。 (2)滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)裝置①中發(fā)生反應的化學方程式是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)裝置②的作用是 ________________________________________________________________________， 發(fā)生反應的化學方程式是 ________________________________________________________________________。 (5)該小組得出的結論所依據(jù)的實驗現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)實驗結束后，同學們發(fā)現(xiàn)裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分數(shù)較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學們分別設計了以下4個實驗來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是________(填字母序號)。 a．加熱該綠色溶液，觀察顏色變化 b．加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化 c．向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化 d．向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化 解析：本題主要考查HNO3的性質(zhì)、化學實驗方案設計和評價的能力。 (1)根據(jù)裝置特點和實驗目的，裝置⑤收集NO，裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因為要驗證稀HNO3不能氧化NO，所以裝置③中應該盛放稀HNO3。 (2)由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產(chǎn)生干擾，所以滴加濃HNO3之前需要通入一段時間CO2趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)，防止反應產(chǎn)生的NO氣體逸出。 (4)裝置②中盛放蒸餾水，使NO2與H2O反應生成NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 (5)NO通過稀HNO3溶液后，若無紅棕色氣體產(chǎn)生，說明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3裝置的液面上方?jīng)]有顏色變化即可說明這一點。裝置④中盛放的是濃HNO3，若濃HNO3能氧化NO，則裝置④液面的上方會產(chǎn)生紅棕色氣體。 (6)要證明是Cu(NO3)2濃度過高或是溶解了NO2導致裝置①中溶液呈綠色，可設計實驗將溶解的NO2趕走(a、c項)再觀察顏色變化，也可在Cu(NO3)2濃溶液中通入NO2觀察反應后的顏色變化(d項)。方案b中由于Cu(NO3)2和溶解在其中的NO2濃度同時發(fā)生變化，故無法確定是哪一種因素引起的。 答案：(1)3 molL－1稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液　(2)通入CO2一段時間，關閉彈簧夾，將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi) (3)Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O (4)將NO2轉(zhuǎn)化為NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (5)裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體為紅棕色 (6)acd