新教材2023年高中化学第5章化工生产中的重要非金属元素第2节氮及其化合物第3课时硝酸　酸雨及防治提能作业新人教版必修第二册

第五章第2节第3课时基础达标一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．硝酸泄漏让人惶恐，但硝酸是重要的工业试剂，也是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正确的是(C)A．HNO3和氯水用棕色试剂瓶保存，原理相同B．将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成C．常温下铁和铂都不溶于浓硝酸，原理相同D．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，不会产生大量的红棕色气体解析：A项，HNO3和氯水中的HClO见光都易分解，都应避光保存，正确；B项，浓HNO3和浓氨水都具有挥发性，HNO3与NH3化合生成白色固体小颗粒NH4NO3，正确；C项，铁在浓硝酸中钝化，而Pt与浓硝酸不反应，原理不同，错误；D项，常温下，向浓HNO3中投入Fe片，发生钝化，不会产生大量的红棕色气体，正确。2．下列污染现象主要与NO2有关的是(C)A．臭氧空洞 B．水体富营养化C．光化学烟雾 D．温室效应3．光照或受热时，观察到盛浓硝酸的试剂瓶中充满红棕色的气体，据此现象可知浓硝酸发生了分解，生成物中有红棕色的NO2。经理论分析，产物中含有H2O和另外一种产物。用以下式子描述这一变化：HNO3eq\o(→,\s\up7(光照或受热))NO2＋eq\x()＋H2O。eq\x()内的物质可能是(D)A．N2 B．N2OC．NO D．O2解析：一个氧化还原反应的过程中化合价有升必有降，在硝酸的分解产物中已经有了化合价的降低(即硝酸中的氮元素从＋5价变成了＋4价)，所以一定有化合价的升高(即氧元素由－2价升高变成0价)。4．等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出NO物质的量最多的是(A)A．FeO B．Fe2O3C．FeSO4 D．Fe3O4解析：FeO、FeSO4及Fe3O4(可写成Fe2O3·FeO)与稀硝酸反应时均为铁元素被氧化，且氧化产物均为Fe3＋，还原产物均为NO。等质量的还原剂与稀硝酸反应时转移电子的物质的量越多，放出NO的物质的量越多，由FeO、FeSO4及Fe3O4的化学式及铁元素的化合价看出等质量的三种物质参与反应时，FeO转移电子的物质的量最多。Fe2O3与稀硝酸反应时无NO气体放出。二、非选择题5．硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸，其还原产物因硝酸浓度的不同而变化，总体上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电子数越少，浓硝酸的还原产物主要为NO2、稀硝酸的还原产物为NO。实验室常用Cu与浓HNO3反应制取NO2，用Cu与稀HNO3反应制取NO。(1)请写出实验室中用Cu与稀HNO3反应制取NO的化学方程式并用双线桥标明电子的转移方向及数目：4H2O。(2)64gCu与适量的浓HNO3反应，铜全部作用后，共收集到22.4L气体(标准状况)，反应中消耗的HNO3的物质的量是D(填序号)。产生的气体是NO2和NO，其物质的量之比是1∶1。A．0.5mol B．1.0molC．2.0mol D．3.0mol(3)实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO，浓度更低时硝酸还可以被还原为N2O、N2或NH4NO3等，请将下列3种物质：FeSO4、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上，并配平该反应的化学方程式。4HNO3＋3FeSO4=Fe(NO3)3＋Fe2(SO4)3＋1NO↑＋2H2O解析：(1)Cu与稀HNO3反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，用双线桥法表示电子的转移方向及数目为(2)由题意可知n(Cu)＝1mol，由铜原子个数守恒可得n[Cu(NO3)2]＝1mol，由n(NOx)＝eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)＝1mol可知，被还原的硝酸的物质的量为1mol，表现酸性的硝酸的物质的量为2mol，故反应共消耗硝酸的物质的量为1mol＋2mol＝3mol，则D正确；反应消耗Cu的物质的量是1mol，失去2mol电子，若还原产物全部为NO2，则其物质的量为2mol，若还原产物全部为NO，则其物质的量为eq\f(2,3)mol，eq\f(2,3)mol<1mol<2mol，则产生的气体为NO和NO2；设NO2物质的量为xmol，则NO物质的量为(1－x)mol，根据得失电子守恒，可得x＋3(1－x)＝2，解得x＝0.5，1－x＝0.5，故二者的物质的量之比为1∶1。(3)所给物质中，HNO3中氮元素化合价位于最高价，具有氧化性，能将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3，对应还原产物为NO，根据得失电子守恒原子守恒，可得发生的反应为4HNO3＋3FeSO4=Fe(NO3)3＋Fe2(SO4)3＋NO↑＋2H2O。6．为研究硝酸的性质，某同学设计并完成如图实验：室温下，将铁片分别置于适量的稀硝酸和浓硝酸中(如图所示)。(1)气球的作用是收集产生的气体，防止污染空气。(2)A中最终溶液变为浅绿色，发生反应的离子方程式是3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。(3)B中无明显变化，该同学进一步探究如下：假设①常温下铁与浓硝酸不反应。假设②浓硝酸将铁片表面氧化形成致密的氧化膜，阻止反应进一步进行。进行实验：将B中的铁片取出并洗净后，放入CuSO4溶液中，无明显变化，则说明假设①不成立(填“成立”或“不成立”)。解析：(1)Fe与浓硝酸和稀硝酸反应分别生成NO2和NO，氮的氧化物属于有毒气体，会污染空气，要尾气处理，所以用气球收集气体，目的是防止污染空气。(2)A中溶液最终变成浅绿色，则稀硝酸与Fe反应最终生成浅绿色的Fe(NO3)2、NO和H2O，其反应的离子方程式为3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。(3)B中无明显变化，因为Fe在常温下遇到浓硝酸会钝化；将B中的铁片取出并洗净后，放入CuSO4溶液中，不反应，说明Fe的表面生成了氧化膜，因此证明了浓硝酸将铁片表面氧化形成致密的氧化膜，则假设①不成立。能力提升一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1．某稀溶液中含有4molKNO3和2.5molH2SO4，向其中加入1.5molFe，充分反应(已知NOeq\o\al(－,3)被还原为NO)，最终溶液体积为1L。下列说法正确的是(AB)A．所得溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝2.75mol·L－1B．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1C．反应后生成NO的体积为33.6L(标准状况下)D．所得溶液中的溶质只有FeSO4解析：此反应分两步进行，第一步为：Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2O141111.5mol5mol4mol由比例关系得：只有H＋完全反应。剩余铁粉为n(Fe)＝1.5mol－1.25mol＝0.25mol剩余NOeq\o\al(－,3)为：n(NOeq\o\al(－,3))＝4mol－1.25mol＝2.75mol生成n(Fe3＋)＝n(NO)＝1.25mol第二步为：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋1230.251.25mol由比例关系得：Fe3＋过量，剩余n(Fe3＋)＝1.25mol－0.5mol＝0.75mol，生成n(Fe2＋)＝0.75mol。所得溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝eq\f(2.75mol,1L)＝2.75mol·L－1，A正确；所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝eq\f(0.75mol,1L)∶eq\f(0.75mol,1L)＝1∶1，B正确；反应后生成NO的体积为1.25mol×22.4L·mol－1＝28L，C错误；反应后溶液中有Fe2＋、Fe3＋、K＋、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)溶液中溶质不止FeSO4一种，D错误。2．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(BD)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CAl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点到蓝色石蕊试纸上试纸先变红后褪色浓HNO3具有酸性和强氧化性解析：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；浓硝酸具有强氧化性，能使蓝色石蕊试纸先变红后褪色，D正确。3．某实验过程如图所示，则图③的试管中的现象是(D)A．无明显现象，因稀H2SO4不与铜反应B．铜片溶解，产生无色气体，该气体遇到空气不变色C．铜片溶解，放出红棕色有刺激性气味的气体D．铜片溶解，产生无色气体，该气体在试管口变为红棕色解析：生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性条件下相当于又有了HNO3，铜片会继续溶解生成NO。4．下列叙述正确的是(AD)A．FeO与稀硝酸反应属于氧化还原反应B．常温下Fe与浓硝酸不反应C．铜片与浓硝酸发生离子反应：Cu＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Cu2＋＋NO2↑＋2H2OD．向Fe(NO3)2稀溶液中加入盐酸发生反应：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O解析：FeO与稀硝酸反应，表现硝酸的氧化性和酸性，因此该反应属于氧化还原反应，A项正确；浓硝酸使Fe钝化属于氧化还原反应，B项错误；离子方程式中电荷和原子不守恒，C项错误；Fe2＋被NOeq\o\al(－,3)在H＋条件下氧化，D项正确。5．“三大强酸”包含盐酸、硝酸和硫酸，都是具备高腐蚀性的强酸。下列它们的性质和应用的说法正确的是(AD)A．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加Cu(NO3)2晶体，铜粉溶解B．向装有Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸，试管口观察到红棕色气体，说明HNO3分解生成NO2C．向溶液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，再滴加稀硝酸，白色沉淀不溶解，证明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)D．向Na2S溶液中加入稀硝酸产生淡黄色沉淀解析：铜粉溶解是因为加入Cu(NO3)2后，NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下将Cu氧化；Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸，NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下氧化Fe2＋，同时NOeq\o\al(－,3)被还原为NO；向溶液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀，再加入稀硝酸，白色沉淀不溶解，则沉淀可能是BaSO4，也可能是AgCl等；向Na2S溶液中加入稀硝酸，由于HNO3具有氧化性，将S2－氧化，生成淡黄色S沉淀。二、非选择题6．某化学学习小组采用下列装置，对浓硝酸与木炭的反应进行探究(已知：4HNO3eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O)。请回答下列问题：(1)检查装置气密性后，将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态，立即伸入三颈瓶中，并塞紧瓶塞，滴加浓硝酸，可观察到三颈瓶中气体的颜色为红棕色，产生该气体的化学反应方程式是C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)装置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反应一段时间后可观察到C中出现白色沉淀，该白色沉淀为BaCO3(写化学式)。C中的Ba(OH)2溶液不能(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2的浓度低，NO2、CO2过量，最终溶液不能形成CaCO3沉淀。(3)装置B的作用是防倒吸。(4)装置D中收集到了无色气体，部分同学认为是NO，还有部分同学认为是O2。①下列对该气体的检验方法合适的是AC(填字母)。A．敞口观察集气瓶内气体的颜色变化B．将润湿的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内，观察试纸是否变红C．将带火星的木条伸入集气瓶中，观察木条是否复燃②如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气，则氧气的来源是浓硝酸的分解。解析：(1)装置A中发生的是浓硝酸与木炭的反应，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2为红棕色气体，故三颈瓶中的气体为红棕色。(2)将NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分别生成Ba