人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物达标测试

课时素养评价  六　

硝酸　酸雨及防治

　　　　　　　 　(40分钟　70分)

一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)

1.中办、国办在第二轮中央生态环保督察启动之际印发了《中央生态环境保护督察工作规定》。可见国家对环境保护的重视程度。

下列环境问题与产生的主要原因不相符的是 (　　)

①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的

②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的

③“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的

④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的

A.只有①②  B.只有②③

C.全部  D.只有②

【解析】选D。“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx的浓度增大引起的。

2.某化学兴趣小组对2018年雅加达亚运会的金牌中金属的成分提出猜想:甲认为该金属是由纯金制成的;乙认为该金属是由金银合金制成的;丙认为该金属是由黄铜(铜锌合金)制成的。

为了验证他们的猜想,取制造这种金牌的材质粉末少量进行实验,加入下面一种试剂来证明甲、乙、丙猜想的正误,该试剂应是              (　　)

A.硫酸铜溶液 B.盐酸

C.稀硝酸  D.硝酸银溶液

【解析】选C。稀硝酸可以溶解Cu、Ag、Zn,但不与Au反应,因此可根据金属粉末的变化来判断,若不溶解则甲正确,若部分溶解则乙正确,若全部溶解则丙正确。

3.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.铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性

C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性

D.氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——仅强酸性

【解析】选D。A项,浓硝酸因有酸性而使紫色石蕊溶液变红色,又因浓硝酸的强氧化性而使其褪色;B项,因稀硝酸有强氧化性,与铁反应不产生H2;C项,因浓硝酸不稳定,光照或受热易分解,因此应用棕色瓶盛装,避光保存;D项,稀硝酸与氢氧化亚铁反应生成硝酸铁、一氧化氮和水,表现了硝酸的酸性和强氧化性。

【易错提醒】

(1)硝酸与金属反应无H2生成。

(2)硝酸与金属、FeO、Fe(OH)2、Fe3O4、Na2SO3、Na2S等反应不仅表现酸性,还表现强氧化性;硝酸与碳等非金属单质、HI、HBr、H2S 、SO2等还原性物质反应时,只表现其氧化性。

(3)在酸性溶液中,N能将Fe2+、Br-、I-、S2-、S等氧化,而不能大量共存。

(4)稀硝酸与铁反应时,当HNO3过量时,产物为Fe(NO3)3;当Fe过量时,产物为Fe(NO3)2;

当Fe与HNO3恰好耗尽时,产物可能是Fe(NO3)3或Fe(NO3)2或Fe(NO3)3与Fe(NO3)2的混合物。

4.碳与浓硝酸共热,产生的气体分为两份,第一份气体先通入适量蒸馏水中再通入石灰水中;第二份气体直接通入石灰水中,则石灰水的变化可能是(　　)

A.第一份不变浑浊;第二份变乳白色

B.第一份变乳白色;第二份不变浑浊

C.第一份变乳白色;第二份变乳白色

D.第一份不变浑浊;第二份不变浑浊

【解析】选B。碳与浓硝酸共热,产生NO2和CO2的混合气体,第一份气体先通入适量蒸馏水中,NO2与水反应生成硝酸和NO,NO和剩余气体(CO2)通入石灰水中,石灰水变乳白色浑浊;第二份气体直接通入石灰水中,NO2与水反应生成硝酸,石灰水不变浑浊。

5.硝酸甘油又称硝化甘油、三硝酸甘油酯,用作血管扩张药,治疗心绞痛。硝酸与醇发生酯化反应,即可制得硝化甘油。

下列关于硝酸的说法中正确的是 (　　)

A.硝酸电离出的H+能被Zn还原成H2

B.常温下,向浓硝酸中投入Fe片,会产生大量的红棕色气体

C.向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸,可在管口观察到红棕色气体

D.过量的Fe粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN溶液,溶液呈红色

【解析】选C。A项,硝酸具有强氧化性,与Zn反应生成含氮氧化物等,不能生成H2;B项,Fe被浓硝酸钝化,阻止进一步反应;C项,稀硫酸电离出H+,N在酸性条件下具有强氧化性,被Fe2+还原为NO,试管口遇O2生成红棕色的NO2,正确;D项,过量的Fe粉中加入稀硝酸,生成的Fe2+与KSCN溶液不反应。

6.一定质量的铜分别与足量的稀硝酸和浓硝酸完全反应,在相同条件下用排水法收集反应产生的气体,下列叙述正确的是              (　　)

A.硝酸浓度越大,硝酸被还原之后的生成物的价态越低,对应的硝酸的氧化性越弱

B.硝酸浓度不同,生成Cu(NO3)2的物质的量不同

C.硝酸浓度越大,产生的气体越少

D.两者用排水法收集到的气体体积相等

【解析】选D。硝酸的浓度越大氧化性越强,与产物的价态无关,故A错误;等量的Cu与酸反应,生成Cu(NO3)2的物质的量相同,故B错误;等量的Cu与酸反应,浓硝酸反应生成气体多,故C错误;因3NO2+H2O2HNO3+NO,最终收集气体均为NO,由电子守恒可知,收集NO的体积相等,故D正确。

7.(2019·怀安高一检测)往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是              (　　)

A.前者基本没有改变,后者变棕黄色

B.前者变棕黄色,后者也变棕黄色

C.前者变棕黄色,后者基本没有改变

D.前者、后者都基本没有改变

【解析】选C。Fe2+和N、S在溶液中可以大量共存,但加入盐酸后,N在酸性条件下表现出强氧化性,把Fe2+氧化成Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色。S与H+在水溶液中不能结合成浓硫酸,不能把Fe2+氧化成Fe3+,溶液颜色基本没变。

【易错提醒】

本题容易错选D,原因是忽视了Fe(NO3)2中存在N,在酸性条件下表现强氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,从而使溶液变为棕黄色;本题也容易错选B,原因是错误认为加入HCl后,H+物质的量浓度增大,H+和S会结合成浓硫酸,从而把Fe2+氧化为Fe3+,也使溶液变为棕黄色。

8.2019年两会期间全国人大代表就关于对危废实施负面清单管理,加强有价金属元素资源综合利用,实现高质量发展提出了自己的看法。工业上用废铜屑作原料制备硝酸铜。为节约原料和防污染,宜采取的方法是              (　　)

A. Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2

B. CuCuOCu(NO3)2

C. CuCuSO4Cu(NO3)2

D. Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2

【解析】选B。稀硝酸与铜反应生成硝酸铜和NO,NO是有毒气体,会污染大气,A错误;铜与氧气反应生成CuO,CuO与稀硝酸反应生成硝酸铜,生成相同的量的硝酸铜,反应消耗硝酸最少,且没有生成污染性气体,B正确;铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,二氧化硫有毒,属于污染性气体,C错误;浓硝酸与铜反应生成硝酸铜和二氧化氮,二氧化氮是有毒气体,会污染大气,所以不能用浓硝酸与铜反应制备硝酸铜,D错误。

9.(2019·北京朝阳区高一检测)下列各组离子中,能在水溶液中大量共存的是

 (　　)

A. Na+、Ag+、Cl-、C

B. Na+、Mg2+、Cl-、S

C. Fe3+、K+、S、OH-

D. Fe2+、H+、S、N

【解析】选B。A项,Ag+与Cl-、C可以形成AgCl沉淀、Ag2CO3沉淀,该组离子不能在溶液中大量共存,错误; B项,Na+、Mg2+、Cl-、S间既不能形成沉淀也无气体或水产生,该组离子可以在溶液中大量共存,正确;C项,Fe3+与OH-可以形成Fe(OH)3沉淀,该组离子不能在溶液中大量共存,错误;D项,酸性条件下N与Fe2+发生氧化还原反应而不能大量共存,错误。

【补偿训练】

　　如图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L-1的硝酸,加热充分反应后,下列微粒在体系中一定大量存在的是              (　　)

①N　②Fe3+　③H+　④NO　⑤NO2

A.①　　  B.①⑤　　

C.②④⑤　　 D.①②③⑤

【解析】选B。由于Fe与浓硝酸反应时二者的相对用量不确定,所以H+、Fe3+是否存在是不确定的。即使有少量NO生成,也会被装置内氧气氧化,故只能选N和NO2。

10.(2019·天津静海区高一检测)某稀溶液中含有4 mol KNO3和2.5 mol H2SO4,向其中加入1.5 mol Fe,充分反应(已知N被还原为NO),最终溶液体积为1 L。下列说法正确的是              (　　)

A.所得溶液中c(N)=2.75 mol·L-1

B.所得溶液中c(Fe2+)∶c(Fe3+)=1∶2

C.反应后生成NO的体积为33.6 L(标准状况下)

D.所得溶液中的溶质只有FeSO4

【解析】选A。第一步反应:从比例关系来看,只有H+ 完全反应。

Fe　+　 4H+ +N　 Fe3+　+　NO↑+2H2O

1 4　 1　　 1　　 1

1.25 mol 5 mol　 1.25 mol 1.25 mol 1.25 mol

铁粉剩余1.5 mol-1.25 mol=0.25 mol,硝酸根离子剩余4 mol-1.25 mol=2.75 mol

n(Fe3+)=1.25 mol,V(NO)=n(NO)×Vm=

1.25 mol×22.4 L·mol-1=28 L;

第二步反应:从比例关系来看,铁粉完全反应。

Fe　+　 2Fe3+ 3Fe2+

1　　　 2　　 3

0.25 mol　 0.5 mol　 0.75 mol

铁离子剩余:1.25 mol-0.5 mol=0.75 mol,生成n(Fe2+)=0.75 mol

根据以上分析可知

所得溶液中c(N)==2.75 mol·L-1,故A正确;所得溶液中c(Fe2+)∶

c(Fe3+)=0.75∶0.75=1∶1,故B错误;反应后生成NO的体积为V(NO)=n(NO)×

Vm=1.25 mol×22.4 L·mol-1=28 L(标准状况下),故C错误;反应所得溶液中阳离子为铁离子、亚铁离子和钾离子,阴离子为硫酸根离子和硝酸根离子,故D错误。

二、非选择题(本题包括2小题,共20分)

11.(10分)将红热的黑色固体单质甲投入显黄色的溶液乙中剧烈反应产生混合气体A,A在常温下不与空气作用,有如下变化关系:

试推导:

(1)甲为________,乙为________,丙为________。 

(2)混合气体A为________。 

(3)气体B为________,蓝色溶液C为________。 

(4)甲与乙反应的化学方程式是 ______________。 

【解析】由“红热的黑色固体单质”可知甲为单质碳,显黄色的溶液常见的有浓硝酸,C与浓硝酸反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O,即混合气体A为CO2、NO2;NO2与H2O反应生成NO和HNO3,CO2与澄清石灰水反应,则气体B为NO,单质丙与硝酸反应生成气体B和蓝色溶液C,蓝色溶液应为Cu(NO3)2溶液,故单质丙为Cu。

答案:(1)C　浓硝酸　Cu　(2)NO2、CO2　(3)NO

Cu(NO3)2溶液　(4)C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O

12.(10分)某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“硝酸与铜反应”的实验,以探究化学实验的绿色化。             

(1)实验前,关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c,其目的是________________________________。 

(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸,c中反应的化学方程式是________________________________。 

再由a向c中加2 mL蒸馏水,c中的实验现象是_________________________

________。 

(3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是________,理由是________________________________________________________。 

【解析】(1)加入药品之前要检查装置的气密性;(2)加入水后,浓硝酸变稀,与Cu反应变缓,产生NO无色气体;(3)丙方案发生的反应为2Cu+O22CuO,CuO+

2HNO3Cu(NO3)2+H2O,无污染性气体生成,且HNO3只显酸性,耗酸量少。

答案:(1)检查装置气密性

(2)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　反应变慢,气体颜色变淡

(3)丙　耗酸量最少,无污染

　　　　　　　 　(20分钟　30分)

一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)

13.(2019·西安高一检测)下列反应中硝酸既表现出氧化性又表现出酸性的是

 (　　)

A.氧化铝和硝酸　　　　　 B.少量氧化铁和硝酸

C.硫化氢和硝酸  D.铜和浓硝酸

【解析】选D。HNO3中氮元素价态降低,表现HNO3的氧化性。反应中生成盐,表现出HNO3的酸性。Al2O3与HNO3反应生成Al(NO3)3和水,Fe2O3与HNO3反应生成Fe(NO3)3和水,都只表现HNO3的酸性。Cu与浓硝酸反应:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,既表现出氧化性又表现出酸性。

14.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入下列物质①FeCl3,②Fe2O3,③Cu(NO3)2,④KNO3,⑤NaCl,铜粉溶解的是              (　　)

A.只有①②  B.只有②④

C.只有①②③ D.除⑤之外

【解析】选D。铜粉在稀硫酸中不溶解,加入①②两种物质时,相当于加入了Fe3+,会发生反应Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+,铜粉溶解;当加入③④两种物质时,相当于加入了N,会发生反应3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O。因此上述物质中除⑤之外都可使其溶解。

二、非选择题(本题包括1小题,共18分)

15.(2019·西安高一检测)有人用如图所示的实验装置探究浓硝酸、稀硝酸分别跟铜片的反应:             

(1)实验a中试管上部会看到的现象是 _______________________。 

判断铜被氧化的现象是_______________________。 

(2)实验b中试管上部观察到的现象是 ______________________________。 

反应的化学方程式是_______________________。 

(3)除了气体颜色方面的差别外,两实验中还有哪些实验现象有明显差异____________。由此你能得出的结论是____________。 

(4)以前做过浓硫酸跟铜共热的实验,与浓硝酸跟铜反应的实验相比较,浓硝酸的氧化性____________(填“大于”“小于”)浓硫酸。 

【解析】根据气体的颜色变化判断反应产生的气体,由此推出铜与硝酸发生反应:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+4H2O+

2NO↑。通过比较反应条件,浓硫酸与Cu反应需加热,而浓硝酸与Cu反应不需要加热,可推出浓硝酸的氧化性比浓硫酸强。

答案:(1)无色气体变红棕色　溶液变蓝色说明铜被氧化为C　(2)b中试管上部气体先显淡红棕色后红棕色消失　3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,O2+2NO2NO2　(3)反应速率明显不同,实验a中快,实验b中慢　浓硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性强　(4)大于

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