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- 2021-07-06 发布
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3.2.3 硝酸的性质
1.“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应,尽可能减少对环境的副作用。下面化学反应不符合绿色化学概念的是(C)
A.消除硫酸厂尾气排放:SO2+2NH3+H2O (NH4)2SO3
B.消除制硝酸工业尾气排放:NO2+NO+2NaOH 2NaNO2+H2O
C.制CuSO4:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
D.制CuSO4:2Cu+O2 2CuOCuO+H2SO4(稀)CuSO4+H2O
2.下列试剂,必须用棕色瓶装的是(B)
①浓氨水②氯水③硝酸银④浓硝酸⑤浓盐酸
A.全部 B.②③④
C.②③⑤ D.①③④
3.(双选)下列反应中,硝酸既表现氧化性又表现酸性的是(AC)
A.FeO+HNO3 B.C+HNO3
C.Cu+HNO3 D.CuO+HNO3
4.对下列事实的解释正确的是(A)
A.浓硝酸通常保存在棕色的试剂瓶中,说明浓硝酸不稳定
B.不用浓硝酸与铜屑反应来制取硝酸铜,说明浓硝酸具有挥发性
C.足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色,说明稀硝酸不能氧化Fe2+
D.锌与稀硝酸反应得不到氢气,说明稀硝酸能使锌钝化
5.2007年诺贝尔化学奖授予善于做“表面文章”的德国科学家格哈德·埃特尔。他的成就之一是证实了气体在固体催化剂表面进行的反应,开创了表面化学的方法论。在汽车尾气净化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法正确的是(D)
A.NO2是该过程的最终产物
B.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
C.汽车尾气的主要污染成分是CO2和NO
D.该催化转化的总反应方程式为2NO+O2+4CO 4CO2+N2
6.下列有关试剂的保存方法,错误的是(A)
A.浓硝酸保存在无色试剂瓶中
B.少量的钠保存在煤油中
C.氢氧化钠溶液保存在有橡皮塞的玻璃试剂瓶中
5
D.新制的氯水通常保存在棕色试剂瓶中
7.因发生氧化还原反应不能大量共存的离子组是(A)
8.碳与浓硝酸共热,产生的气体分为两份,第一份气体先导入适量蒸馏水中再导入石灰水中;第二份气体直接导入石灰水中,则石灰水的变化可能是(B)
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
9.1.76 g铜镁合金完全溶解于50 mL、密度为1.40 g/cm3、质量分数为63%的浓硝酸中,得到NO2气体1 792 mL(标准状况),向反应后的溶液中加入适量的1.0 mol/L NaOH溶液,恰使溶液中的金属离子全部沉淀。下列说法不正确的是(B)
A.该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol/L
B.加入NaOH溶液的体积是50 mL
C.浓硝酸在与合金反应中起了酸性和氧化性的双重作用,且起氧化性的硝酸的物质的量为0.08 mol
D.得到的金属氢氧化物的沉淀为3.12 g
解析:密度为1.40 g/cm3、质量分数为63%的浓硝酸的物质的量浓度= mol/L=14 mol/L,A正确;加入适量的1.0 mol/L NaOH溶液,恰使溶液中的金属离子全部沉淀,此时溶液中溶质为NaNO3,由N元素守恒可知,n(NaNO3)+n(NO2)=n(HNO3),则n(NaNO3)=0.05 L×14 mol/L-=0.62 mol,由钠离子守恒得n(NaOH)=n(NaNO3)=0.62 mol,故需要1.0 mol/L NaOH溶液的体积为=0.62 L=620 mL,B错误;起氧化性的硝酸生成NO2气体,根据N原子守恒可知,起氧化性的硝酸的物质的量==0.08 mol,C正确;由电荷守恒可知,氢氧化物中氢氧根离子的物质的量等于转移电子的物质的量,即氢氧根离子的物质的量为0.08 mol×(5-4)=0.08 mol,故氢氧化物质量=1.76 g+0.08 mol×17 g/mol=3.12 g,D正确。
10.你知道这些事实分别表现了硝酸的哪些性质?请填在后面的括号内。
(1)久置的浓硝酸显黄色。(不稳定性)
(2)铝质、铁质容器常温下可盛浓硝酸。(强氧化性)
(3)铜片放入浓硝酸中,溶液变蓝且有红棕色的气体生成。(酸性和强氧化性)
5
(4)碳单质放入热的浓硝酸中产生大量红棕色的气体。(强氧化性)
(5)浓硝酸敞口放置在空气中,质量会减少。(挥发性)
11.将一定质量由Cu和CuO组成的固体粉末加入到100 mL 11 mol/L的浓HNO3中,充分反应后,固体溶解完全,收集到NO、NO2混合气体6.72 L(标准状况)。若将该混合气体与2.24 L O2(标准状况)混合并通入到足量水中,恰好生成HNO3。
(1)NO的体积是1.12 L,NO2的体积是5.6 L(标准状况)。
(2)固体粉末中Cu单质的质量是12.8 g。
(3)向浓HNO3反应后的溶液中加入4 mol/L的NaOH溶液,当Cu2+恰好沉淀完时,需要NaOH溶液的体积是0.2 L。
解析:铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,设生成的NO的物质的量为x mol,NO2的物质的量为y mol,反应中铜失去的电子总数等于硝酸得到的电子总数,则:
解得x=0.05,y=0.25。
(1)NO的体积是0.05 mol×22.4 L/mol=1.12 L;NO2的体积为0.25 mol×22.4 L/mol=5.6 L。
(2)n(Cu)=2n(O2)=0.2 mol,所以m(Cu)=0.2 mol×64 g/mol=12.8 g。
(3)依据氮原子个数守恒得,硝酸的物质的量=n(NaNO3)+n(NO2)+n(NO)=(0.1×11) mol,所以n(NaNO3)=1.1 mol-0.3 mol=0.8 mol,所以氢氧化钠的物质的量是0.8 mol,体积为V==0.2 L。
12.某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱,按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。
5
可选药品:浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。
已知:氢氧化钠溶液不与NO反应,能与NO2反应。2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O。
(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置③④⑥中盛放的药品依次是3 mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液。
(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性,加入药品,打开弹簧夹后通入CO2一段时间,关闭弹簧夹,将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内。
(3)装置①中发生反应的化学方程式是Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(4)装置②的作用是将NO2转化为NO,发生反应的化学方程式为
3NO2+H2O2HNO3+NO。
(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是装置③中液面上方气体仍为无色,装置④中液面上方气体由无色变为红棕色。
(6)实验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致,而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种说法是否正确,这些方案中可行的是acd(填字母)。
a.加热该绿色溶液,观察颜色变化
b.加水稀释该绿色溶液,观察颜色变化
c.向该绿色溶液中通入氮气,观察颜色变化
d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体,观察颜色变化
解析:(1)根据装置特点和实验目的,装置⑤收集NO,装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2,因为要验证稀硝酸不能氧化NO,所以装置③中应该盛放稀硝酸。
(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰,所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气,同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内,防止反应产生的NO气体逸出。
(3)Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2和H2O:Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。待浓硝酸变为稀硝酸后,Cu与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(4)装置②中盛放蒸馏水,使NO2与H2O反应生成NO:3NO2+H2O2HNO3+NO。
(5)NO通过稀HNO3溶液后,若无红棕色NO2产生,说明稀HNO3不能氧化NO,所以盛放稀HNO3
5
装置的液面上方没有颜色变化即可说明。装置④中盛放的是浓HNO3,若浓HNO3能氧化NO,则装置④液面的上方会产生红棕色气体。
(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色,可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)再观察颜色变化,也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2进行比较观察反应后的颜色变化(d方案),确定是否是因溶有NO2引起的。方案b中由于Cu(NO3)2和溶解在其中的NO2浓度均可发生变化,无法确定是哪一种因素引起的。
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