化学必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物精品练习

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第2节 氮及其化合物


第3课时 硝酸和酸雨及防治


1．酸雨是对降水呈酸性(pH小于5.6)的统称。下列说法错误的是( )


A．空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨


B．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物


C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因


D．为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料脱硫处理


【答案】C


【解析】工业废水任意排放引起江河湖泊污染，而酸雨是由于SO2和NO2溶于水引起的。


2．在下列反应中，硝酸既表现出氧化性，又表现出酸性的是( )


A.H2S＋2HNO3===S↓＋2NO2↑＋2H2O


B.CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O


C.4HNO3eq \(=====,\s\up7(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O


D.3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O


【答案】D


【解析】A中HNO3只表现氧化性；B中HNO3只表现酸性；C中HNO3既表现氧化性，又表现还原性；D中HNO3既表现氧化性，又表现酸性。


3. 下列反应中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


【答案】B


【解析】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，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。


4．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．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少


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


【答案】B


【解析】相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，浓硝酸参与的反应更剧烈，A错；铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式分别为①4HNO3(浓)＋Cu===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，②8HNO3(稀)＋3Cu===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①产生红棕色气体，②产生无色气体，C错误；由于参加反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D错；1 ml Cu和浓硝酸反应消耗4 ml硝酸，1 ml Cu和稀硝酸反应消耗eq \f(8,3) ml硝酸，同质量的铜和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，消耗的浓硝酸多，B正确。


5．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( )





①洗气瓶中产生的沉淀中有碳酸钡


②在Z导管出来的气体中无二氧化碳


③洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡


④在Z导管口有红棕色气体出现


A．①② B.③④ C.①④ D.②③


【答案】B


【解析】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＋NO2===H2SO4＋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。


6．用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应，②铜跟稀硝酸反应，③铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟稀硝酸反应。以下叙述正确的是( )


A．三种途径所消耗的铜的物质的量不相等


B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等


C．所消耗铜的物质的量：途径③＞途径①＞途径②


D．所消耗硝酸的物质的量：途径①＞途径②＞途径③


【答案】D


【解析】有关反应：①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O


②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O


③2Cu＋O2eq \(====,\s\up7(△))2CuO，CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O


分析以上三组反应，可以看出：生成相同质量的Cu(NO3)2，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量(或物质的量)不相同，途径①消耗HNO3最多，途径②次之，途径③消耗HNO3最少。通过比较可以看出，生产Cu(NO3)2，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率。


7．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )


【答案】B


【解析】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错误；常温下，Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化，生成致密的保护膜阻止了反应的进行，B正确；Al箔能与稀HNO3反应放出气体，C错误；浓硝酸具有氧化性，能使红色石蕊试纸先变红后褪色，D错误。


8. 5 mL物质的量浓度为18 ml·L－1的硫酸中加入足量铜片并加热，充分反应。下列说法正确的是( )


A.有0.09 ml的硫酸被还原


B.有0.045 ml的硫酸被还原


C.充分反应后体系无硫酸剩余


D.消耗的铜的质量一定小于2.88 g


【答案】D


【解析】浓硫酸与铜可发生氧化还原反应，而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时，随着反应进行，硫酸逐渐消耗，其浓度也逐渐下降，当硫酸由浓变稀时反应就会停止。因此，参加反应的硫酸实际量要比理论计算值小。据题n(H2SO4)＝0.005 L×18 ml·L－1＝0.09 ml，参加反应的硫酸n(H2SO4)＜0.09 ml，被还原的硫酸小于0.045 ml，参加反应的铜小于2.88 g。


9. 将2.56 g Cu和一定量的浓HNO3反应，随着Cu的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当Cu反应完毕时，共收集到气体1.12 L(标准状况)，则反应中消耗HNO3的物质的量为( )


ml B.1 ml


ml ml


【答案】D


【解析】参加反应的硝酸由两部分构成，一是被还原为氮氧化物的硝酸，为0.05 ml；二是作酸，生成Cu(NO3)2的硝酸，为0.08 ml，所以反应中消耗HNO3的物质的量为0.05 ml＋0.08 ml＝0.13 ml。


10．物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )


A．1∶4 B．1∶5 C．2∶3 D．2∶5


【答案】A


【解析】设2 ml Zn参与反应，因Zn无剩余，则最终生成了2 ml Zn(NO3)2，显然含有4 ml NOeq \\al(－,3)，这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3；HNO3―→N2O过程中N元素的化合价＋5价―→＋1价，根据得失电子守恒有：2×n(Zn)＝n(HNO3)×4，则n(HNO3)＝1 ml，即有1 ml HNO3被还原。


11．下列关于浓硫酸和浓硝酸的说法中正确的是( )


A．常温下都不宜用铝制容器贮存


B．露置在空气中，容器内酸液的质量都减轻


C．常温下都能与铜较快反应


D．露置在空气中，容器内酸液的浓度都降低


【答案】D


【解析】常温下，浓H2SO4和浓硝酸都能使铝钝化，A错误；浓硫酸有吸水性，露置在空气中质量增加，浓度降低，浓硝酸易挥发，质量变小，浓度变小。


12．下列关于硝酸的说法中正确的是( )


A．稀硝酸能与Fe发生反应，浓硝酸不能


B．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂


C．稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸


D．稀硝酸与Cu反应生成NO，而浓硝酸与Cu反应生成NO2，稀硝酸得电子更多，故稀硝酸的氧化性大于浓硝酸


【答案】B


【解析】A项，加热条件下，浓硝酸也能与Fe发生反应；B项，浓、稀硝酸均具有强氧化性；C项，硝酸属于强酸，与浓度大小无关；D项，硝酸的氧化性强弱与其浓度大小有关，浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性，这与HNO3和Cu反应中HNO3得电子数目多少无关。


13．回答下列问题。


(1)有时在实验室看到的硝酸显黄色，理由是_______________________________。


实验室保存硝酸的方法是________________________________________________。


(2)铜与足量浓硝酸反应时，表现酸性的硝酸与作氧化剂的硝酸物质的量之比为________。


(3)铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是________(填字母)。


A.FeCl3 B.NaCl


C.KNO3 D.Cu(NO3)2


(4)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有______，写出反应的离子方程式：_______________________________________。


向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：________________。


(5)从某金属粉末(含有Au、Cu、Ag)中分离出Au，加入的试剂是________________，写出Ag参与反应的化学方程式_________________________。


(6)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


Fe(NO3)2溶液________________________；


FeSO4溶液___________________________。


【答案】(1)由于硝酸见光或受热发生了分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致 应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处


(2)1∶1


(3)B


(4)NO2、NO


Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===2NO2↑＋2H2O＋Cu2＋、


3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O


3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O


(5)稀硝酸 3Ag＋4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O


(6)浅绿色变棕黄色 不变色


14．如图所示甲是某学生验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是另外两位同学对甲装置改进后的装置：





(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生的反应的化学方程式是______________________。


(2)和甲装置相比，乙装置的优点是①_______________________________________；


②______________________________________________________________________。


(3)为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭活塞______，再打开活塞________，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入②试管，应该______________________________________。


【答案】(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O


(2)①可以控制反应的发生和停止 ②吸收NO2气体，防止污染环境


(3)c ab 先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②


【解析】铜和浓硝酸反应的化学方程式是Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。根据题目给定的装置图可知乙装置有尾气处理装置，同时可以通过移动铜丝来控制反应的发生与停止。实验丙中，实验时先关闭活塞c，再打开活塞a、b，才能使NO2气体充满②试管；当气体充满②试管后，将铜丝提起与溶液脱离，停止反应。欲使烧杯中的水进入②试管应该先关闭b，再关闭a，然后打开c，用手捂住试管②。


15．回答下列问题。


如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题：





(1)造成上述现象的原因______________________________________________________。


(2)写出上述变化中的化学(或离子)方程式：______________________________。


(3)为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：_________。


【答案】(1)酸雨对雕像的腐蚀


(2)SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4，


3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋H2O＋CO2↑


(3)CaO＋SO2===CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4


16．下图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。





(1)下列气体容易形成酸雨的是________。


A．CO2 B．SO2 C．N2 D．NO2


(2)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：





分析数据，回答下列问题：


①雨水样品的pH变化的原因是____________________________________________________


____________________________________________________________(用化学方程式表示)。


②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________，原因是________________(用化学方程式表示)。


(3)下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是________(填字母)。


①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫


④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源


A．①②③ B．②③④⑤ C．①③⑤ D．①③④⑤


【答案】(1)BD (2)①SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4 ②小 Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl) (3)C


【解析】 (1)SO2、NO2易形成酸雨。


(2)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致：SO2＋H2OH2SO3 2H2SO3＋O2===2H2SO4。


②雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应：SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl(或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。


17．(1)将红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中，剧烈反应，产生混合气体A，A在常温下不与空气作用，发生如下图所示的变化。





则：①写出下列物质的化学式：


丙__________，B____________，C__________，D____________。


②写出甲跟乙反应的化学方程式：______________________________。


③单质丙与溶液乙反应生成气体B的离子方程式：_______________________。


(2)如图是各物质的反应关系图：已知A和E都是黄色粉末，F有刺激性气味且有漂白性。请据此回答下列问题：





写出图中编号的化学方程式：


①________________________________________________________________________；


②________________________________________________________________________；


③________________________________________________________________________。


【答案】(1)①Cu NO CaCO3 Cu(NO3)2


②C＋4HNO3eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O


③3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===2NO↑＋3Cu2＋＋4H2O


(2)①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2


②Cu＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O


③2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3


【解析】(1)红热的固体单质甲放入显黄色的浓乙溶液中产生混合气体A，A常温下不与空气反应，证明甲为碳，乙为HNO3，混合气体A中含有CO2和NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O，故B为NO，C为CaCO3。单质丙与乙溶液(即稀HNO3)反应生成气体B(NO)和蓝色溶液D，知丙为铜，D为Cu(NO3)2。(2)A为淡黄色粉末，且与CO2反应，可知A为Na2O2，E为淡黄色粉末，且与C反应生成F，F有刺激性气味且有漂白性，可知F为SO2，E为S，C为O2，则B为Na2CO3，G为SO3，H为H2SO4。


18．将128 g铜置于一定量的浓硝酸中并微热。当铜片完全消失时，共收集到NO2和NO的混合气体44.8 L(标准状况)。


(1)写出上述过程中有关反应的离子方程式：____________________、____________________。


(2)完成该反应至少需要量取10 ml·L－1的浓硝酸________mL。


(3)混合气体中NO2的体积为______________ L，


NO的体积________ L(均为标准状况下)。


(4)将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O2使其充分反应，若要使溶液恰好充满容器，则理论上需要参加反应的O2的物质的量为________ml。


【答案】(1) Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O


(2)600 (3)22.4 22.4 (4) 1


【解析】(1)首先是浓硝酸与铜发生反应产生硝酸铜、二氧化氮和水，然后当反应进行到一定程度，硝酸变稀后，稀硝酸与铜发生反应，产生硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式是Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)=== Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O；3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(2)反应中被还原的HNO3生成NO、NO2混合气体，混合气体的物质的量为44.8 L÷22.4 L·


ml－1＝2 ml，未被还原的硝酸生成Cu(NO3)2,128 g÷64 g·ml－1＝2 ml，由氮原子守恒可知，n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO、NO2)＝2 ml×2＋2 ml＝6 ml，故需要硝酸的体积＝


6 ml÷10 ml·L－1＝0.6 L＝600 mL。(3)设混合气体中NO2、NO的物质的量分别为x ml、y ml，根据电子转移守恒及二者体积列方程计算，再根据V＝n·Vm计算各自的体积；根据电子得失守恒及二者体积，可得：x＋3y＝2×2；x＋y＝2，解得x＝1、y＝1，故二氧化氮的体积＝1 ml×22.4 L·ml－1＝22.4 L，NO的体积＝1 ml×22.4 L·ml－1＝22.4 L。(4)反应又生成HNO3，分析整个过程可知，铜提供的电子等于氧气获得的电子，由电子守恒可知，故需要氧气的物质的量为(2 ml×2)÷4＝1 ml。选项
实验操作
现象
解释或结论
A
过量的Fe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
测试时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.63
4.56
4.55
4.55