化学必修 第二册第二单元 重要的含氮化工原料精练

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[基础过关练]
1．下列关于硝酸的说法不正确的是( )
A．浓硝酸是一种易挥发的液体混合物
B．浓硝酸在空气中敞口放置，因吸收水蒸气而浓度减小
C．浓硝酸不稳定，易分解生成二氧化氮、氧气和水
D．常温下，浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中
B [浓硝酸沸点比较低，容易由液态变为气态，A正确；浓硝酸在空气中敞口放置，因硝酸挥发变为蒸气，导致硝酸浓度减小，B错误；浓硝酸不稳定，受热或光照容易分解，反应方程式为4HNO3eq \(=====,\s\up10(光照),\s\d10( ))2H2O＋4NO2↑＋O2↑，C正确；由于硝酸不稳定，光照容易分解，为防止其分解，在常温下通常将浓硝酸保存在棕色试剂瓶中，并存放在冷暗处，D正确。]
2．往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中逐滴加入稀盐酸时，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．两者都基本没有改变
C [Fe2＋和NOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,4)在溶液中可以大量共存，但加入盐酸后，NOeq \\al(－,3)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。SOeq \\al(2－,4)与H＋在水溶液中不能结合成浓硫酸，不能把Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液颜色基本没有改变。]
3．下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( )
A．稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性
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
D [稀硝酸使紫色石蕊溶液变红体现硝酸的酸性，A正确；稀硝酸具有氧化性，与Fe反应产生硝酸盐、NO和水，不能产生氢气，这是它的强氧化性，B正确；浓硝酸不稳定，见光易分解产生NO2、O2和水，所以浓硝酸要放在棕色试剂瓶中避光保存，C正确；稀硝酸具有酸性，能与氢氧化亚铁发生中和反应，但它同时具有强氧化性，会把反应产生的Fe2＋氧化为Fe3＋，不仅仅表现酸性，D错误。]
4．取三张蓝色石蕊试纸湿润后贴在玻璃片上，然后按顺序分别滴加65%硝酸溶液、98%的硫酸溶液、新制氯水，三张试纸最终的颜色为( )
A．白、红、白
B．红、黑、白
C．红、红、红
D．白、黑、白
D [硝酸具有强氧化性，能使试纸褪色，则滴加65%的硝酸，试纸先变红后褪色，最后为白色；98%的硫酸为浓硫酸，具有脱水性，则能使蓝色石蕊试纸最后变为黑色；氯水中含有盐酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，则在试纸上滴加新制氯水，试纸先变红后褪色，最后为白色。]
5．0.3 ml Cu和含1.2 ml HNO3的浓硝酸充分反应后，生成NO2的量为( )
A．0.2 ml
B．0.6 ml
C．小于0.6 ml
D．大于0.6 ml
C [因铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，所以放出的NO2小于0.6 ml。]
6．下列反应中稀硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )
A．使石蕊试液变红
B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO3)2
C．与Na2CO3反应放出CO2气体，生成NaNO3
D．与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
B [A项，HNO3只表现酸性；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO3)2，部分作氧化剂被还原为NO；C项，反应的化学方程式为2HNO3＋Na2CO3===CO2↑＋H2O＋2NaNO3，HNO3只表现强酸性；D项，HNO3将S氧化为H2SO4，自身被还原为NO2，在该反应中HNO3只表现强氧化性。]
7．已知3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是( )
A．Cu作还原剂，HNO3作氧化剂
B．HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性
C．每生成22.4 L(标准状况)NO就有3 ml的电子转移
D．如果有8 ml HNO3被还原，则生成了2 ml NO
D [A.根据方程式可知，铜元素的化合价从0价升高到＋2价，失去2个电子，铜作还原剂，硝酸中氮元素的化合价从＋5价降低到＋2价，得到3个电子，硝酸作氧化剂，A正确；B.8 ml HNO3有2 ml作氧化剂，体现氧化性，即HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性，B正确；C.22.4 L(标准状况)NO的物质的量为1 ml，转移1 ml×(5－2)＝3 ml电子，C正确；D.8 ml HNO3有2 ml作氧化剂，被还原，生成2 ml NO，则如果有8 ml HNO3被还原，则生成8 ml NO，D错误，答案选D。]
8．一定质量的铜分别与足量的稀硝酸或浓硝酸完全反应，在相同条件下，用排水集气法收集产生的气体(假设产物气体只可能是NO或NO2)。下列叙述错误的是( )
A．硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少
B．硝酸浓度不同，生成的Cu(NO3)2的物质的量相同
C．硝酸浓度越大，产生的气体越多
D．用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积相同
A [一定质量的铜分别与足量的稀硝酸和浓硝酸完全反应，发生3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O、Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，等量的Cu与酸反应，浓硝酸消耗得多，A错误；等量的Cu与酸反应，由铜原子守恒可知生成Cu(NO3)2的物质的量相同，B正确；等量的Cu与酸反应，浓硝酸反应生成气体多，C正确；因3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，最终收集到的气体均为NO，由得失电子守恒可知，收集到NO在相同状况下的体积相等，D正确。]
9．下列实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得的结论不正确的是( )
A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
D [A对，①中灼热碎玻璃不与浓HNO3反应，仍有红棕色气体NO2生成，说明浓硝酸受热发生了分解反应，生成NO2、O2和H2O；B对，由于浓硝酸受热分解生成NO2，则②中红棕色气体可能来源于浓硝酸的分解，故不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应；C对，③中木炭未与浓硝酸接触，生成的红棕色气体只能是挥发出的HNO3与红热木炭发生反应，或挥发出的HNO3受热分解生成NO2，说明浓硝酸具有挥发性，NO2是还原产物；D错，由于空气中含有O2，则红热的木炭可能与O2反应产生了CO2，故不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应。]
10．工业上用洗净的废铜屑作原料制取硝酸铜。为节约原料和防止环境污染，宜采取的方法是( )
A．Cu＋HNO3(浓)―→Cu(NO3)2
B．Cu＋HNO3(稀)―→Cu(NO3)2
C．Cueq \(――→,\s\up10(空气),\s\d10(△))CuOeq \(――→,\s\up10(硝酸))Cu(NO3)2
D．Cueq \(――→,\s\up10(浓硫酸),\s\d10(△))Cu(SO4)2eq \(――――――→,\s\up10(Ba(NO3)2))Cu(NO3)2
C [A中产生NO2，B中产生NO，D中产生SO2，都产生污染性气体。]
11．将7.68 g铜与50 mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，收集到标准状况下4.48 L气体。请回答：
(1)NO的体积为______ L，NO2的体积为________ L。
(2)被还原的硝酸的物质的量是________ ml。
(3)硝酸的物质的量浓度是________ ml·L－1。
[解析] n(Cu)＝eq \f(7.68 g,64 g·ml－1)＝0.12 ml，n(NO)＋n(NO2)＝eq \f(4.48 L,22.4 L·ml－1)＝0.2 ml。
(1)解法一：设n(NO2)＝x ml，则n(NO)＝(0.2－x) ml，
Cueq \(――――→,\s\up10(浓HNO3))2NO2↑ 3Cueq \(――――→,\s\up10(稀HNO3))2NO↑
eq \f(x,2) ml x ml eq \f(3,2)(0.2－x) ml (0.2－x) ml
得eq \f(x,2)＋eq \f(3,2)(0.2－x)＝0.12，解得x＝0.18，则V(NO2)＝0.18 ml×22.4 L·ml－1＝4.032 L，
V(NO)＝(0.2－0.18) ml×22.4 L·ml－1＝0.448 L。
解法二：Cu～Cu2＋ ～2e－
0.12 ml 0.24 ml
HNO3～NO2↑ ～e－
n(NO2) n(NO2)
HNO3～NO↑ ～3e－
n(NO) 3n(NO)
由得失电子守恒得：n(NO2)＋3n(NO)＝0.24 ml
又因n(NO2)＋n(NO)＝0.2 ml，解得n(NO2)＝0.18 ml，
n(NO)＝0.02 ml，即V(NO2)＝4.032 L，V(NO)＝0.448 L。
(2)HNO3被还原生成NO和NO2，故被还原的n(HNO3)＝n(NO2)＋n(NO)＝0.2 ml。
(3)参加反应的HNO3为n(HNO3)＝2n(Cu)＋[n(NO)＋n(NO2)]＝2×0.12 ml＋0.2 ml＝0.44 ml，则c(HNO3)＝eq \f(n（HNO3）,V)＝eq \f(0.44 ml,0.05 L)＝8.8 ml·L－1。
[答案] (1)0.448 4.032 (2)0.2 (3)8.8
[拓展培优练]
12．某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示：
①、③均观察到实验现象：溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生。下列说法正确的是( )
A．①试管口有红棕色气体产生，原因是硝酸被还原为NO2
B．由③的现象可得出的结论是Cu可与稀硫酸反应
C．③中反应的离子方程式：3Cu＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
D．③中可能产生SO2
C [稀硝酸和铜片反应的离子方程式为3Cu＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，①试管口有红棕色气体产生是因为NO被氧化为NO2，A错误；产生③的现象是因为溶液中的NOeq \\al(－,3)遇到硫酸中的氢离子后和Cu发生了反应：3Cu＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，B错误；③中反应的离子方程式为3Cu＋2NOeq \\al(－,3)＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，C正确；SO2具有较强的还原性，所以③中不可能产生SO2，D错误。]
13．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )
B [本题意在考查化学实验基本操作及实验现象和实验结论的描述与分析。稀硝酸与铁粉反应，铁首先被氧化成Fe3＋，过量铁粉将Fe3＋还原，最终得到Fe2＋，滴入KSCN溶液不显红色，A项错误；常温下，Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化，生成致密的氧化物保护膜阻止了反应的进行，B项正确；Al箔能与稀HNO3反应放出气体，C项错误；浓硝酸具有酸性和氧化性，会使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，D项错误。]
14．一定量的Cu和1 ml·L－1的稀硝酸反应，如果NOeq \\al(－,3)的浓度下降0.2 ml·L－1，则溶液中c(H＋)同时下降(假定反应前后溶液体积不变)( )
A．0.2 ml·L－1 B．0.4 ml·L－1
C．0.6 ml·L－1D．0.8 ml·L－1
D [由Cu与稀硝酸反应的离子方程式3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，当NOeq \\al(－,3)浓度下降0.2 ml·L－1时，c(H＋)下降0.8 ml·L－1。]
15．[素养题]某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO，设计了如下实验。实验装置如图所示(已知NO、NO2能与NaOH溶液反应)：
(1)设计装置A的目的是____________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________；
为达此目的应进行的操作为________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)在(1)中的操作后将装置B中的铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________；
B中反应的离子方程式是__________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)将注射器F中的空气推入E中，E中的气体变为红棕色，该实验的目的是__________________________________________________________________
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___________________________________________________________________。
(4)D装置的作用是________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析] (1)因烧瓶中有空气，则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮，利用A装置反应生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰；为达到此目的，应进行的操作是使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K。(2)因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，其离子反应为3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，因此实验现象是铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍无色，溶液变为蓝色。(3)将F中的空气推入E中，发生反应：2NO＋O2===2NO2，E中无色气体变为红棕色，证明NO存在，则装置E和F的作用是验证NO的生成。(4)NO、NO2都有毒，能污染环境，氮的氧化物能被NaOH溶液吸收，则装置D的作用为吸收多余的氮氧化物，防止污染空气。
[答案] (1)利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰 使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K
(2)铜丝上产生无色气体，溶液变为蓝色 3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(3)验证E中的无色气体为NO
(4)吸收NO、NO2等尾气，防止污染空气①
②
③
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
过量的铁粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋
B
常温下，Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中
无明显现象
Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C
Al箔插入稀HNO3中
无现象
Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜
D
用玻璃棒蘸取浓HNO3点到红色石蕊试纸上
试纸变蓝色
浓HNO3具有酸性