[优化指导]2016-2017学年高中化学 3.2.3 硝酸 人类活动对氮循环的影响课时作业 鲁科版必修1

第3课时　硝酸　人类活动对氮循环的影响

A组

1.在下列反应中,硝酸既表现氧化性又表现酸性的是(　　)

A.FeO和HNO3 B.Al(OH)3与HNO3

C.H2S和HNO3 D.NH3与HNO3

解析:硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的典型特征是反应中既有硝酸盐的生成又有氮元素较低价化合物的生成。对照四个选项,A符合题意;B只起酸的作用;C只起氧化剂的作用;D只作为反应物,只表现出酸性。

答案:A

2.工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜,为节约原料和防止环境污染,宜采用的方法是(　　)

A.Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2

B.Cu+HNO3(浓)Cu(NO3)2

C.CuCuSO4Cu(NO3)2

D.CuCuOCu(NO3)2

解析:A项产生NO,B项产生NO2,C项产生SO2,都污染环境。

答案:D

3.硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是(　　)

A.浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后退色——酸性和强氧化性

B.不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性

C.要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性

D.能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色退去——强氧化性

解析:A项,浓硝酸因有酸性而使紫色石蕊溶液变红色,又因浓硝酸的强氧化性而使其退色。B项,因稀硝酸有强氧化性,与锌反应不产生H2。C项,因浓硝酸不稳定,见光或受热易分解,因此应用棕色瓶盛装,避光保存。D项,硝酸使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色退去,是因为硝酸与氢氧化钠发生中和反应的缘故。

答案:D

4.下列有关硝酸的叙述中正确的是(　　)

A.浓、稀硝酸都只能使紫色石蕊溶液变红色

B.硝酸能与Na2SO3反应生成SO2

C.可用Na2S与稀硝酸反应制取H2S

D.在碘化钾淀粉溶液中滴加稀硝酸,溶液变蓝色

解析:浓、稀硝酸均具有氧化性,Na2S、Na2SO3、KI均能被硝酸氧化,浓硝酸的强氧化性能使蓝色石蕊溶液先变红后退色。

答案:D

5.将加热浓硝酸所得的气体收集在一个试管中,再将此试管倒立在盛水的水槽中,待作用完毕后,试管中的情况是(　　)

A.只有O2 B.只有NO2

C.只有NO D.充满水

解析:4HNO32H2O+4NO2↑+O2↑,NO2与O2按4∶1的体积比能全部转化为HNO3,HNO3极易溶于水,故选D项。

答案:D

6.将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是(　　)

A.反应完全所需时间: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:相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸发生反应:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,前者反应较快,反应完全所需时间较短,所以A项不正确;消耗硝酸的物质的量前者多,所以B项正确;前者生成红棕色NO2,气体颜色深,所以C项不正确;铜的质量相同,则转移的电子数目一样多,所以D项不正确。

答案:B

7.浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入少量稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是(　　)

A.颜色变浅 B.变为红色

C.没有改变 D.变为黄色

解析:Fe(NO3)2溶液中存在着具有还原性的Fe2+,同时有大量的N。当加入稀盐酸时,溶液中相当于存在着具有强氧化性的稀硝酸,于是将Fe2+氧化成Fe3+。原Fe2+溶液为浅绿色,反应后将变为Fe3+溶液的颜色,即黄色。

答案:D

8.硝酸是一种重要的工业原料。

(1)实验室中通常保存在棕色试剂瓶中,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。 

(2)储运浓硝酸时通常用铁罐或铝罐,原因是 

　。 

(3)硝酸是一种易挥发性的酸,用蘸浓硝酸和蘸浓氨水的玻璃棒靠近会产生大量白烟,白烟的成分是　　　　。 

(4)工业上通常用氨催化氧化法制硝酸,写出氨催化氧化的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　,硝酸工厂尾气的主要危害是　　　　　　　　。 

解析:硝酸见光易分解,需避光保存;铁、铝遇浓硝酸钝化,可用铁罐或铝罐盛装;硝酸蒸气与氨气反应生成的白烟是硝酸铵。硝酸工厂尾气中氮氧化物会引起酸雨。

答案:(1)4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O

(2)常温时铁、铝遇浓硝酸钝化

(3)NH4NO3

(4)4NH3+5O24NO+6H2O　形成酸雨

9.将加热至红热的木炭2.4 g投入盛有足量的12 mol·L-1浓硝酸的试管中,立即塞好塞子,如图所示连接好装置(已检查装置气密性)。

(1)反应开始后,撤去酒精灯,试管a中除看到木炭剧烈反应直至最后消失外,还观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)试管b中最终　　　(填“有”或“无”)沉淀产生,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)试管c中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)集气瓶e中最后收集到的气体为　　　　,理论上该气体的总体积为　　　　 L(标准状况),实际数值　　　　(填“大于”或“小于”)这个数值。 

(5)若向e中通入O2至液体又重新充满整个集气瓶,则通入O2的体积为　　　　 L(标准状况,按生成气体的理论值计算)。 

解析:此题考查木炭与浓硝酸的反应,C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O,3NO2+H2O2HNO3+NO。混合气体通入b中,由于NO2与水反应生成的HNO3中和了Ca(OH)2,故试管b中最终无沉淀产生,从b中出来的气体NO和CO2通入c中,CO2会和Ba(OH)2反应从而消耗CO2,d中的NaOH溶液能够吸收未完全反应的CO2,故e中收集到的气体为NO。由相关反应方程式可知:n(NO)=n(NO2)=n(C)= mol,V(NO)= mol×22.4 L·mol-1≈6.0 L。通入O2后发生反应:4NO+3O2+2H2O4HNO3,可得V(O2)=V(NO)=4.5 L。

答案:(1)试管上部充满红棕色气体

(2)无　NO2与水反应生成的HNO3(足量)中和了Ca(OH)2

(3)Ba(OH)2+CO2BaCO3↓+H2O,Ba(OH)2+2CO2Ba(HCO3)2

(4)NO　6.0　小于

(5)4.5

B组

1.如下图所示,向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L-1的浓硝酸,加热充分反应后,下列微粒在体系中一定大量存在的是(　　)

①N　②Fe3+　③H+　④NO　⑤NO2

A.① B.①⑤ C.②④⑤ D.①②③⑤

解析:主要考虑反应物相对量的多少和反应过程问题。如果铁粉不足,则生成硝酸铁;如果铁粉过量,则生成硝酸亚铁,不论哪种情况,溶液中一定存在有N,铁开始和硝酸反应时有二氧化氮生成,如果硝酸由浓变稀,则会有一氧化氮生成,因此生成的气体一定有二氧化氮,但无法确定是否有一氧化氮,所以B项正确。

答案:B

2.锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成1 mol硝酸锌时,被还原的硝酸的物质的量为(　　)

A.2 mol B.1 mol C.0.5 mol D.0.25 mol

解析:Zn+HNO3Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O,根据电子守恒,生成1 mol Zn(NO3)2时,转移电子2 mol,被还原的HNO3的物质的量为mol。

答案:D

3.3.2 g铜与过量硝酸(8 mol·L-1,30 mL)充分反应,硝酸的还原产物为NO2和NO,反应后溶液中所含H+为a mol,则此时溶液中所含N为(　　)

A.(0.2+a) mol B.(0.1+a) mol

C.(0.05+a) mol D.a mol

解析:反应后N存在于硝酸和硝酸铜中,n[Cu(NO3)2]=n(Cu)==0.05 mol,n(HNO3)=a mol,n(N)=2n[Cu(NO3)2]+n(HNO3)=(0.1+a) mol。

答案:B

4.足量铜与一定量的浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1 NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是(　　)

A.60 mL B.45 mL

C.30 mL D.15 mL

解析:Cu+HNO3Cu2++(NO2、N2O4、NO)

(NO2、N2O4、NO)+O2+H2OHNO3

根据电子得失守恒,Cu失电子数等于O2得电子数。

Cu2++2OH-Cu(OH)2↓

根据电荷(电子、离子所带的电荷)守恒,与Cu2+反应的OH-数等于O2得电子数。

1.68 L(标准状况)O2得电子的物质的量为1.68 L÷22.4 L·mol-1×4=0.3 mol。

与Cu2+反应的OH-(NaOH)的物质的量是0.3 mol。

NaOH溶液的体积为0.3 mol÷5 mol·L-1=0.06 L=60 mL。

答案:A

5.1.92 g Cu投入一定量的浓硝酸中,Cu完全溶解,生成气体颜色越来越浅,共收集到标准状况下的气体672 mL,将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的氧气,恰好使气体完全溶于水,则通入的氧气的体积为(　　)

A.504 mL B.336 mL C.224 mL D.168 mL

解析:由题意分析整个过程可看作HNO3未参加氧化还原反应,而是1.92 g Cu被氧气氧化,,由2Cu~O2知通入的氧气的体积为336 mL。

答案:B

6.如图表示A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系。其中A、B、C、D常温下都是气体,B为红棕色。

(1)写出各物质的化学式:

A　　　　,B　　　　, 

C　　　　,D　　　　,E　　　　。 

(2)写出各步反应的化学方程式。

①AC　; 

②DC　; 

③BE　; 

④CB　。 

(3)写出E与Cu反应的离子方程式 

　。 

解析:本题的突破口B为红棕色气体,B是NO2,C与O2能生成气体B,故C为NO。E在常温下不是气体,故E为HNO3,由图转化关系进一步分析知A为N2,D为NH3。

答案:(1)N2　NO2　NO　NH3　HNO3

(2)①N2+O22NO

②4NH3+5O24NO+6H2O

③3NO2+H2O2HNO3+NO

④2NO+O22NO2

(3)3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O

7.某兴趣小组设计出如图所示装置来进行铜与硝酸反应的实验,以探究化学实验的绿色化。

(1)实验前,关闭活塞b,向试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c,其目的是　　　　　　　　　　。 

(2)在d中加适量NaOH溶液,c中放一小块铜片,由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸,c中反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。再由a向c中加2 mL蒸馏水,c中的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)下表是制取硝酸铜的三种方案,能体现绿色化学理念的最佳方案是　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　。 

解析:Cu和浓硝酸反应生成NO2气体是有毒气体,可溶于水中或碱液中,Cu和稀硝酸反应生成的NO气体也是有毒气体,不溶于水或碱液,但可与O2反应生成NO2。丙方案不产生NO或NO2,且硝酸只表现酸性,且耗酸量少,能体现绿色化学理念。

答案:(1)检查装置气密性　(2)Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　反应变缓,气体颜色变浅　(3)丙　耗酸量最少,无污染