2020年高一化学人教版必修1练习 (21) 8页

第3课时　硝酸的氧化性 课后篇巩固提升 基础巩固 ‎1.明代科学家方以智在《物理小识·金石类》中指出:“有硇水者,剪银块投之,则旋而为水”,这里“硇水”指(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.氨水 B.硫酸 C.硝酸 D.石灰水 解析“硇水”能够溶解单质银,则应为硝酸,C项正确。‎ 答案C ‎2.取三张湿润的蓝色石蕊试纸贴在玻璃片上,然后按顺序分别滴加65%硝酸、98%的硫酸、新制氯水,三张试纸最终变成(　　)‎ A.白、红、白 B.红、黑、白 C.红、红、红 D.白、黑、白 答案D ‎3.相同质量的四份铜片,分别置于足量的下列酸中,所得到的气体的物质的量最多的是(　　)‎ A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.浓硝酸 D.稀硝酸 解析根据化学方程式可知,铜与浓硝酸反应产生的NO2的物质的量最多。‎ 答案C ‎4.下列有关浓硝酸的说法不正确的是(　　)‎ A.实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气 B.常温下浓硝酸能使金属铝钝化 C.浓硝酸不稳定,见光易分解,需要避光保存 D.浓硝酸易挥发,打开瓶塞,瓶口有白雾产生 解析硝酸的氧化性很强,它跟金属反应的时候,一般不生成氢气而生成一氧化氮,所以实验室中不能使用硝酸制备氢气,A项错误;在常温下铁、铝遇浓硝酸会被氧化在表面产生一薄层致密的氧化物薄膜,‎ 对内层的金属起到了保护作用,这种现象叫钝化,B项正确;浓硝酸不稳定见光容易分解:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,所以应避光保存,C项正确;浓硝酸易挥发,打开瓶塞,瓶口会有白雾产生,D项正确。‎ 答案A ‎5.将相同质量的铜分别和过量的浓硝酸、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 解析比较反应Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O和3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可知,当Cu的质量相同、HNO3过量时,两个反应中转移的电子数目相同,消耗的HNO3前者多,生成气体的颜色前者深。浓硝酸的氧化性比稀硝酸强,浓硝酸与铜反应的速率比稀硝酸快得多。‎ 答案B ‎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(　　)‎ 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,能把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。‎ 答案C ‎7.下列各组离子在指定溶液中可能大量共存的是(　　)‎ A.能使碘化钾淀粉试纸变蓝的溶液:Na+、N、Cl-、I-‎ B.能使酚酞变红的溶液:Mg2+、Fe3+、Na+、ClO-‎ C.含有大量Fe2+的溶液:Na+、N、S、OH-‎ D.加入铝粉有氢气放出的溶液:K+、Cu2+、S、Cl-‎ 解析使淀粉碘化钾试纸变蓝的溶液,具有强氧化性,能与I-发生氧化还原反应,则在溶液中不能大量共存,A项错误;能使酚酞变红的溶液中存在大量氢氧根离子,Mg2+、Fe3+与OH-发生反应生成沉淀,则在溶液中不能大量共存,B项错误;Fe2+、N与OH-能发生反应,在溶液中不能大量共存,C项错误;加入铝粉有氢气产生的溶液呈酸性或碱性,呈酸性时各离子在溶液中能大量共存,呈碱性时Cu2+与OH-反应生成沉淀,不能大量共存,D项正确。‎ 答案D ‎8.取38.4 g铜与适量的浓硝酸反应,铜全部反应后,共收集到22.4 L(标准状况)气体,反应消耗HNO3的物质的量可能是(　　)‎ A.1 mol B.1.6 mol C.2.2 mol D.2.4 mol 解析可以将硝酸分成体现酸性的硝酸和体现氧化性的硝酸,体现酸性的硝酸可以根据反应的铜的物质的量计算出来,0.6 mol铜反应,生成硝酸铜0.6 mol,所以体现酸性的硝酸为1.2 mol。根据N与生成的氮氧化物的关系可知,22.4 L气体不论是NO2还是NO,还是两者的混合物,被还原的硝酸的物质的量都是1 mol。因此反应的硝酸共2.2 mol。‎ 答案C ‎9.非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D,已知D为强酸,请回答下列问题:‎ ABCD ‎(1)若A在常温下为固体,B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。‎ ‎①D的化学式是　　　　　; ‎ ‎②在工业生产中,B气体的大量排放被雨水吸收后形成了　　　　　而污染了环境。 ‎ ‎(2)若A在常温下为气体,C是红棕色的气体。‎ ‎①A、C的化学式分别是:A　　　　　　　　　　;C　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体,请写出该反应的化学方程式: 　　　　　　　　　　。该反应　　　　　　(填“属于”或“不属于”)氧化还原反应。 ‎ 解析(1)若B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体,则B是SO2,C是SO3,D是H2SO4;若大量排放SO2,则会形成酸雨。‎ ‎(2)若C是红棕色气体,则C为NO2,B为NO,A为N2,D为HNO3,浓硝酸可与Cu反应:4HNO3(浓)+CuCu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。此反应有元素化合价升降变化,属于氧化还原反应。‎ 答案(1)①H2SO4　②酸雨　(2)①N2　NO2　②Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　属于 ‎10.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有变化,从总体上说,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。实验室中,常用Cu与浓硝酸反应制取NO2,用Cu与稀硝酸反应制取NO。‎ ‎(1)请写出实验室中用Cu与稀硝酸反应制取NO的化学方程式,并用双线桥标明电子转移的方向及数目　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)64 g Cu与适量的浓硝酸反应,铜全部反应后,共收集到22.4 L气体(标准状况下),反应中消耗HNO3的物质的量是　　　　(填字母代号)。 ‎ A.0.5 mol B.1.0 mol C.2.0 mol D.3.0 mol 产生的气体分别是　　　　　　　　　,其物质的量之比是　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO,浓度更稀时硝酸还可以被还原为N2O、N2、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。　　HNO3+　　　 　　　　+　　　　+　　NO↑+　　H2O。 ‎ ‎(4)硝酸的还原产物NO、NO2、N2O等对环境均有副作用,为了可持续发展,当今社会提出了一个新概念——“绿色化学”,它要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应,则下列由单质铜制取硝酸铜的方法可行且符合“绿色化学”要求的是　　　　(填字母代号)。 ‎ A.CuCu(NO3)2‎ B.CuCuOCu(NO3)2‎ C.CuCuOCu(OH)2Cu(NO3)2‎ D.CuCuSO4Cu(NO3)2‎ 解析(1)Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,该反应中,铜元素由反应前单质Cu的0价变为反应后Cu(NO3)2中的+2价,化合价升高,失去2e-,发生氧化反应,氮元素的化合价由反应前硝酸中的+5价变为反应后NO中的+2,‎ 化合价降低,获得3e-,根据得失电子守恒,可知反应的化学方程式为3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,用双线桥法表示为:。‎ ‎(2)n(Cu)=1 mol,则n[Cu(NO3)2]=1 mol,n(NO2)+n(NO)=22.4 L÷22.4 L·mol-1=1 mol,即被还原的硝酸的物质的量为1 mol,根据n[Cu(NO3)2]=1 mol可知未参加氧化还原反应,表现为酸性的硝酸的物质的量为2 mol,故反应共消耗硝酸的物质的量n(HNO3)=1 mol+2 mol=3 mol。反应的Cu的物质的量是1 mol,失去2 mol电子,开始硝酸为浓硝酸,还原产物为NO2,随着反应的进行,硝酸变为稀硝酸,还原产物变为NO,假设NO2物质的量为x,则NO物质的量为(1 mol-x),根据电子守恒,可得x+3×(1 mol-x)=2 mol,解得x=0.5 mol,1 mol-x=0.5 mol,故二者的物质的量之比为1∶1。‎ ‎(3)所给的物质中,HNO3中氮元素化合价为最高价,具有氧化性,对应还原产物为NO,能将还原性的FeSO4氧化为Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3,根据得失电子守恒、原子守恒,可得发生的反应为4HNO3+3FeSO4Fe(NO3)3+Fe2(SO4)3+NO↑+2H2O。‎ ‎(4)铜与硝酸反应会产生一氧化氮、二氧化氮等大气污染物,A项错误;氮元素被完全利用,没有污染物生成,该途径符合绿色化学原理,B项正确;氧化铜与水不反应,不能制得硝酸铜,C项错误;铜与稀硫酸不反应,不能制得硫酸铜;铜与浓硫酸加热时反应会产生二氧化硫气体,污染大气,D项错误。‎ 答案(1)‎ ‎(2)D　NO2和NO　1∶1‎ ‎(3)4　3FeSO4　Fe(NO3)3　Fe2(SO4)3　1　2‎ ‎(4)B 能力提升 ‎1.下列各组中的两物质作用时,反应条件或反应物用量的改变,对生成物没有影响的是(　　)‎ A.Na与O2 B.Fe和FeCl3‎ C.NaOH与CO2 D.Cu与HNO3‎ 解析Na与O2在常温下反应生成Na2O,加热时生成Na2O2,则反应条件不同,生成物不同,A项不符合题意;Fe和FeCl3反应只生成氯化亚铁,反应条件或反应物用量的改变,对生成物没有影响,B项符合题意;NaOH与CO2反应,CO2不足时生成水和Na2CO3,CO2过量时生成NaHCO3,反应物用量不同,‎ 产物不同,C项不符合题意;铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水,铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO2和水,反应物浓度不同,产物不同,D项不符合题意。‎ 答案B ‎2.对于某些常见离子的检验及结论一定正确的是(　　)‎ A.加入稀盐酸产生无色气体,将气体通入澄清石灰水中,溶液变浑浊,一定有C B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸沉淀不消失,一定有S C.加入氯化钠溶液有白色沉淀产生,再加稀硝酸沉淀不消失,一定有Ag+‎ D.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸白色沉淀消失,一定有Ba2+‎ 解析无色气体可能是二氧化碳,也可能是二氧化硫,原溶液不一定有碳酸根存在,A项错误;产生沉淀可能是硫酸钡,也可能是氯化银,原溶液不一定有硫酸根存在,B项错误;产生沉淀一定是氯化银,故原溶液中一定存在Ag+,C项正确;白色沉淀可能是碳酸钡、碳酸钙等,故无法判断原溶液存在的离子,D项错误。‎ 答案C ‎3.14 g铜银合金与一定量某浓度的硝酸完全反应,将放出的气体与1.12 L(标准状况下)氧气混合通入水中,恰好全部被水吸收,则合金中铜的质量是(　　)‎ A.9.6 g B.6.4 g C.4.8 g D.3.2 g 解析铜银合金与HNO3反应过程如下:‎ Cu、AgNO2、NOHNO3‎ Cu、Ag与HNO3反应是氧化还原反应,Cu、Ag失电子,HNO3得电子,生成NO2或NO。由于NO2、NO、O2都被水吸收生成HNO3,即NO2、NO又将电子转移给O2,所以在整个反应过程中,相当于Cu、Ag失的电子转移给0.05 mol O2,0.05 mol O2得电子的物质的量为0.05 mol×4=0.2 mol。设Cu的物质的量为x、Ag的物质的量为y,则有:‎ 解之得,‎ 所以铜的质量为:m(Cu)=0.05 mol×64 g·mol-1=3.2 g。‎ 答案D ‎4.铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4 480 mL的NO2气体和336 mL N2O4气体(标准状况),在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,生成沉淀的质量为(　　)‎ A.9.02 g B.8.51 g C.8.26 g D.7.04 g 解析n(NO2)=0.2 mol,n(N2O4)=0.015 mol,由HNO3转变为NO2、N2O4过程中得电子的物质的量为0.2 mol+0.015 mol×2=0.23 mol,由得失电子守恒知:2n(Cu)+2n(Mg)=0.23 mol,64 g·mol-1×n(Cu)+24 g·mol-1×n(Mg)=4.6 g,解得n(Mg)=0.069 mol,n(Cu)=0.046 mol,沉淀总质量为m=0.046 mol×98 g·mol-1+0.069 mol×58 g·mol-1=8.51 g。‎ 答案B ‎5.下图甲是学过的验证铜与浓硝酸反应的装置,乙、丙是师生对演示实验改进后的装置:‎ ‎(1)甲、乙、丙三个装置中共同发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)和甲装置相比,乙装置的优点是 　。 ‎ ‎(3)为了进一步验证NO2和水的反应,某学生设计了丙装置。‎ ‎①先关闭弹簧夹　　　　,再打开弹簧夹　　　　,才能使NO2气体充满②试管。 ‎ ‎②当气体充满②试管后,将铜丝提起,使之与溶液脱离,欲使烧杯中的水进入②试管应如何操作?  　。 ‎ 解析(1)三个装置中发生的都是铜与浓硝酸的反应:Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O。(2)乙装置有尾气吸收装置而甲装置没有,所以乙比甲环保;并且,甲中铜片与浓硝酸的反应不能控制(直到反应完毕为止),而乙装置可通过上下移动铜丝来控制铜丝与浓硝酸接触与否,从而可以控制反应的进行。(3)②此问是仿照使密闭容器中NH3与水接触形成喷泉的操作方法而设立的,也可使用原来的方法完成此操作:先关闭b,再关闭a,然后打开c,用手焐住(或用热水、热毛巾加热)试管②。‎ 答案(1)Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O ‎(2)①可以控制反应进行;②吸收NO2气体,防止污染环境 ‎(3)①c　a、b　②先关闭b,再关闭a,然后打开c,用手焐住(或用热水、热毛巾加热)试管②(合理答案均可)‎ ‎6.在100 mL混合酸的溶液中,硝酸的物质的量浓度为0.5 mol·L-1,硫酸的物质的量浓度为0.15 mol·L-1,向其中加入5.76 g铜粉,微热,使其充分反应。‎ ‎(1)溶液中Cu2+的物质的量浓度为　。 ‎ ‎(2)若要使5.76 g铜粉恰好完全溶解,且溶液中只存在一种盐,则原溶液中的硝酸的物质的量浓度为　　　　　　　　,硫酸的物质的量浓度为　　　　　　　　。 ‎ 解析(1)由题意计算得:n(N)=0.05 mol,n(H+)=0.08 mol,n(Cu)=0.09 mol,由离子方程式3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O判断H+不足,则根据H+的量求算产生的Cu2+的量。‎ 生成n(Cu2+)=0.03 mol,c(Cu2+)=0.3 mol·L-1。‎ ‎(2)3Cu　+　8H+　+　2N3Cu2++2NO↑+4H2O ‎ 0.09 mol 0.24 mol 0.06 mol c(HNO3)=0.6 mol·L-1　c(H2SO4)=0.9 mol·L-1‎ 答案(1)0.3 mol·L-1‎ ‎(2)0.6 mol·L-1　0.9 mol·L-1‎