第2课时 硝酸
题组一 硝酸的性质
1.(2022·杭州高一检测)使用联合国《化学品分类及标记全球协调制度》(简称GHS)中的标准符号可以方便化学品的贸易与运输,下列标准符号中不适用于硝酸的是( )
A B C D
2.(2022·吉林汽车区第三中学高一测试)在反应4HNO3(浓)+CCO2↑+4NO2↑+2H2O中,浓硝酸表现出的性质是( )
A.挥发性 B.酸性
C.氧化性 D.还原性
3.下列关于硝酸的说法正确的是( )
A.硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮元素得电子
B.浓硝酸与浓盐酸按3∶1的体积比所得的混合物叫王水
C.硝酸电离出的H+,能被Zn、Fe等金属还原成H2
D.常温下,向浓硝酸中投入铁片,会产生大量的红棕色气体
4.对下列事实的解释或现象描述正确的是( )
A.不用浓硝酸和铜屑反应制硝酸铜,说明浓硝酸具有挥发性
B.久置的浓硝酸溶液呈黄色,说明浓硝酸具有不稳定性
C.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解:再加入Cu(NO3)2固体,铜粉仍不溶解
D.锌与稀硝酸反应得不到氢气,说明稀硝酸酸性太弱
5.以下关于铜与浓硝酸、稀硝酸反应的说法错误的是( )
A.1 mol浓硝酸被还原转移2 mol电子
B.铜与浓硝酸反应比与稀硝酸反应剧烈
C.铜与浓、稀硝酸反应都不需要加热
D.生成等量的硝酸铜,消耗浓硝酸的量多
题组二 硝酸的计算
6.0.5 mol铜和含1.0 mol HNO3的浓硝酸,充分反应后,生成NO2的量为( )
A.0.2 mol B.0.5 mol
C.小于0.5 mol D.大于0.5 mol
7.已知3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,则下列说法不正确的是( )
A.Cu作还原剂,HNO3作氧化剂
B.HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性
C.每生成22.4 L(标准状况)NO就有3 mol的电子转移
D.如果有8 mol HNO3被还原,则生成了2 mol NO
8.一定质量的铜分别与足量的稀硝酸和浓硝酸完全反应,在相同条件下,用排水集气法收集产生的气体(假设产物气体只可能是NO或NO2)。下列叙述一定正确的是( )
A.硝酸浓度越大,消耗的硝酸越少
B.硝酸浓度不同,生成的Cu(NO3)2的物质的量相同
C.硝酸浓度越大,产生的气体越少
D.用排水集气法收集到的气体在相同状况下体积不同
9.将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体,当锌粉完全反应时收集到11.2 L NO、NO2混合气(标准状况下),则所消耗硝酸的物质的量是( )
A.1.2 mol B.1.1 mol C.0.9 mol D.0.8 mol
10.将Mg、Cu组成的2.64 g混合物投入适量稀硝酸中,固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体0.896 L(标准状况),向反应后溶液中加入2 mol·L-1NaOH溶液60 mL时金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量及硝酸的物质的量分别为( )
A.4.32 g 0.02 mol B.4.68 g 0.16 mol
C.5.36 g 0.18 mol D.6.38 g 0.2 mol
11.(2022·驻马店高一期末)某化学兴趣小组设计了如图所示的浓HNO3与Cu反应的微型实验。下列说法错误的是( )
A.挤压塑料瓶使浓HNO3进入干燥管就可引发反应
B.将装置口向上提起就可停止反应
C.蘸碱液的棉花可起到吸收NO2的作用
D.该装置适用于木炭与浓硝酸或浓硫酸的反应实验
12.浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐渐加入少量稀盐酸时,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
13.溶液中含有NO、SO、Cl-和NH,若向其中加入足量的盐酸,溶液中上述四种离子的物质的量基本保持不变的是( )
A.NO B.SO
C.Cl- D.NH
14.将14 g铜银合金与足量的硝酸反应,放出的气体与标准状况下体积为1.12 L的O2混合后再通入水中,恰好全部吸收,则合金中铜的质量为( )
A.4.8 g B.3.2 g C.6.4 g D.10.8 g
15.用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管浓硝酸后迅速插入细口瓶中(如图),滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙,依次观察到如下现象:①滴管内产生红棕色气体,液面下降;②滴管内的液面上升,气体变成无色;③滴管内的液面再次下降。下列说法不正确的是( )
A.现象①中产生的红棕色气体为NO2
B.产生现象②的原因是NO2与水反应
C.产生现象③的原因是铜与稀硝酸反应
D.最终瓶内溶液中的溶质一定只有Cu(NO3)2
16.某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验,以探究化学实验的绿色化。
(固定装置略去)
(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)在试管d中加适量NaOH溶液,试管c中放一小块铜片,由分液漏斗a向试管c中加入2 mL浓硝酸,试管c中反应的化学方程式是________________________________________。再由分液漏斗a向试管c中加2 mL蒸馏水,试管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_________________________________________________。
方案 反应物
甲 Cu、浓HNO3
乙 Cu、稀HNO3
丙 Cu、O2、稀HNO3
17.某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验,装置如图所示(加热装置和固定装置均已略去)。图中K为止水夹(处于关闭状态),F是一半空的注射器。请回答有关问题:
(1)设计装置A的目的是______________________________________________________。
(2)在完成(1)中的“操作”后,将装置B中铜丝插入稀硝酸并微热,观察到装置B中的现象是________________________________________________________________________;
B中反应的离子方程式为____________________________________________________。
(3)装置E和F的作用是______________________________________________________;
为实现此作用,其操作方法是________________________________________________。
(4)装置D的作用是_________________________________________________________。
第2课时 硝酸
1.A 2.C 3.A 4.B 5.A 6.C
7.D [8 mol HNO3被还原,生成8 mol NO。]
8.B [一定质量的Cu分别与足量的稀HNO3和浓HNO3完全反应,发生3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O、Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。等量的Cu与酸反应,浓硝酸消耗的多,A错误;根据Cu守恒,生成的Cu(NO3)2物质的量相同,B正确;等量的Cu与酸反应,浓硝酸反应生成的气体多,C错误;因3NO2+H2O===2HNO3+NO,最终收集到的都是NO,由得失电子守恒可知,收集的NO的体积相同,D错误。]
9.B [锌和浓硝酸反应生成NO2,而与稀硝酸反应时则生成NO,标准状况下,n(NO2)+n(NO)==0.5 mol,即被还原的硝酸的物质的量为0.5 mol,n(Zn)==0.3 mol,则生成的n[Zn(NO3)2]=0.3 mol,可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol×2=0.6 mol,则参加反应的硝酸的物质的量为0.5 mol+0.6 mol=1.1 mol。]
10.B [硝酸被还原为NO气体且标准状况下体积为0.896 L,即物质的量为=0.04 mol,所以转移电子的物质的量为0.04 mol×(5-2)=0.12 mol;最后沉淀为Cu(OH)2、Mg(OH)2,金属提供的电子的物质的量等于氢氧根离子的物质的量,故最后沉淀质量等于2.64 g+0.12 mol×17 g·mol-1=4.68 g;所用硝酸转化为NO和硝酸盐,根据NO及转移电子的物质的量可知,硝酸的物质的量为0.04 mol+0.12 mol=0.16 mol。]
11.D [挤压塑料瓶使浓HNO3进入干燥管与铜片接触,可以引发反应,A项正确;将装置口向上提起,使铜片与浓HNO3分离,可使反应停止,B项正确;NO2是酸性气体,可被碱液吸收,C项正确;木炭与浓硝酸或浓硫酸的反应需要加热才能够进行,而该装置是在常温下进行的反应装置,D项错误。]
12.D [向浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸时,发生反应的离子方程式为3Fe2++NO+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O,三价铁离子为黄色。]
13.D [向该溶液中加入足量的盐酸,Cl-的物质的量增加;H+和NO形成硝酸,硝酸将SO氧化,使NO和SO的物质的量减小;NH不与盐酸或其他离子发生反应,物质的量基本保持不变。]
14.B [分析整个过程,金属提供的电子等于氧气获得的电子,标准状况下,n(O2)==0.05 mol,设Cu、Ag的物质的量分别为x、y,则根据质量列方程:x×64 g·mol-1+y×108 g·mol-1=14 g,根据得失电子守恒列方程:2x+y=0.05 mol×4=0.2 mol,解得x=0.05 mol、y=0.1 mol,m(Cu)=0.05 mol×64 g·mol-1=3.2 g。]
15.D [铜和浓硝酸发生反应:Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,生成的二氧化氮为红棕色气体,A项正确;现象①中产生的二氧化氮能和水发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,从方程式可知,3 mol红棕色的二氧化氮与水反应,生成1 mol无色的一氧化氮气体,气体的体积减小,滴管内的压强减小,所以滴管内的液面上升,气体变成无色,B项正确;现象②中生成的稀硝酸与内置的螺旋状铜丝发生反应:3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,因滴管内有气体生成,压强增大,所以滴管内的液面再次下降,C项正确;滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙,现象③中生成的一氧化氮气体与氧气、水反应生成硝酸,硝酸继续与铜反应,最终可能有硝酸剩余,所以最终瓶内溶液中的溶质有Cu(NO3)2,也可能有硝酸,D项错误。]
16.(1)检查装置气密性
(2)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 反应变慢,气体颜色变浅
(3)丙 耗酸量最少,无污染
解析 (1)连接好一整套装置,关闭分液漏斗活塞,把出气导管液封,加热发生装置,是为了检验装置气密性。
(2)铜片与2 mL浓硝酸反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,再加入2 mL 蒸馏水,硝酸浓度变稀,降低了反应物浓度使反应减慢,同时产物气体由NO2变为NO,故装置中气体颜色变浅。
(3)从题表中制取硝酸铜的三种方案可以看出丙方案消耗反应物硝酸少(只起酸性作用)且不产生污染气体NO、NO2等,是体现绿色化学的最佳方案。
17.(1)产生CO2,赶走装置中的空气,防止因NO与O2反应生成NO2而产生干扰
(2)Cu丝表面产生气泡,稀硝酸液面上方仍为无色,溶液变蓝 3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)验证NO的生成 将注射器中的空气推入E中,若气体变为红棕色则说明生成了NO
(4)吸收多余的氮氧化物,防止污染空气;防止倒吸