第二课时 氮肥的生产和使用
基础巩固
1.下列说法不正确的是( )
A.氨水也可直接作化肥
B.“雷雨发庄稼”属于自然固氮
C.“肥田粉”属硝态氮肥
D.铵盐氮肥都是白色易溶于水的晶体,易分解,要保存在阴凉处
解析:“肥田粉”是硫酸铵的俗称,应属于铵盐类 ( http: / / www.21cnjy.com )氮肥。氮的固定是指将游离态的氮(N2)转变为含氮的化合物,氮的固定分为生物固氮、自然固氮和工业固氮等,在自然条件下,将空气中的氮气转化为化合态的氮属于自然固氮。
答案:C
2.检验氨气可选用( )
A.湿润的蓝色石蕊试纸
B.湿润的红色石蕊试纸
C.湿润的品红试纸
D.湿润的淀粉碘化钾试纸
解析:氨气遇水生成NH3·H2O,NH3·H2O是弱碱,从而使湿润红色石蕊试纸变蓝。
答案:B
3.下列有关氨的叙述中,不正确的是( )
A.氨气易溶于水,可以用来做喷泉实验
B.氨水的密度比水的小,且浓度越大,其密度越小
C.蘸有浓氨水的玻璃棒和蘸有浓硫酸的玻璃棒相靠近,两棒之间会产生大量的白烟
D.氨水可作为氮肥使用
解析:氨气极易溶于水,可以做喷泉实验,A正确 ( http: / / www.21cnjy.com );氨水越浓,密度越小,B正确;浓硫酸不是挥发性酸,不能形成大量白烟,C不正确;氨水也可作为氮肥使用,D正确。
答案:C
4.下列有关氨和铵盐的说法正确的是( )
A.氨和铵盐都易溶于水,都能生成N
B.氨气溶于水,溶液呈碱性,是因为生成了大量的NH4OH
C.实验室制备氨气的试剂和装置可为
( http: / / www.21cnjy.com )
D.工业上可用氨作制冷剂
解析:氨气溶于水生成一水合氨,它能部分电离出N,铵盐溶于水可直接电离出N,A正确;N和OH-不能大量共存,氨水中不会有大量的NH4OH,B不正确;实验室制备氨气用铵盐与Ca(OH)2加热制取,如用NH4Cl直接加热,得不到氨气,C不正确;工业上可使用液氨作制冷剂,D不正确。
答案:A
5.氯化铵和氯化钠可用下列哪一种方法分离( )
A.加入氢氧化钠
B.加入AgNO3溶液
C.加热法
D.加入水
解析:应用NH4Cl加热易分解,低温又化合的性质。
答案:C
6.一种盐X和NaOH溶液反 ( http: / / www.21cnjy.com )应,生成一种有刺激性气味的气体Y,将Y经一系列氧化,再溶于水可得一种酸Z,再将Y和Z反应又可生成X,则盐X是( )
A.NH4NO3 B.NH4Cl
C.(NH4)2SO4 D.(NH4)3PO4
解析:和NaOH反应产生气体则为NH3,NH3NONO2HNO3NH4NO3。
答案:A
7.以下有关氨及铵盐的叙述中,不正确的是( )
A.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰混合施用
B.氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性
C.实验室常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取氨气
D.氨具有还原性,一定条件下可与氧化性物质如氧气发生反应
解析:铵态氮肥与碱性物质如草木灰 ( http: / / www.21cnjy.com )反应,放出氨气从而降低肥效,A正确;氨的喷泉实验体现了氨气极易溶于水的性质,不能体现其有氧化性,B不正确;C正确;氨气具有还原性,在有催化剂的条件下加热能与O2发生反应,氨气被氧化为NO,常温下氨气还能被氯气氧化,D正确。
答案:B
8.为了检验某固体物质中是否含有N,你认为下列试纸或试剂一定用不到的是( )
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸 ④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A.①⑤ B.④⑤
C.①③ D.①④⑤
解析:N检验一般是取少量样品与碱混合于试管中,加热,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,看试纸是否变蓝;也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,看是否有白烟生成。因此④、⑤一定用不到。
答案:B
9.已知X、Y、Z、W(含同一元素)有如下所示转化关系,且X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐,则X可能是 ( )
XYZW
A.N2 B.NO2
C.NH3 D.NO
解析:能发生连续氧化的物质,中学阶段学习的有C、S、H2S、Na、N2、NH3。但符合X与W反应生成盐的只有NH3。转化关系为:NH3NONO2HNO3。
答案:C
10.A是一种白色晶体,它与NaOH浓溶液 ( http: / / www.21cnjy.com )共热,会放出无色气体B,用圆底烧瓶收集干燥的B,按如图所示装置,挤压滴管的胶头时,可以得到蓝色“喷泉”。A还可与浓硫酸反应,放出无色气体C,用圆底烧瓶收集干燥的C,仍按右图所示装置,挤压滴管的胶头时,可以得到红色喷泉。当气体B与气体C相遇时能产生白烟。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)A的化学式是 。
(2)可用于除去B中水分的干燥剂是 ,收集气体B的方法是 。
(3)写出生成气体B的化学方程式: 。
解析:A与NaOH浓溶液共热,放出的气 ( http: / / www.21cnjy.com )体为NH3,又能与浓硫酸反应放出酸性气体,且形成喷泉,该气体和NH3相遇产生白烟,可推知该气体为HCl。
答案:(1)NH4Cl (2)碱石灰 向下排空气法
(3)NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O
11.氨气是化学实验室常需制取的气体。实验室制取氨气通常有两种方法:
①用固体氢氧化钙与氯化铵共热;
②在常温下用固体氢氧化钠与浓氨水反应。
(1)下面的制取装置图中,方法①应选用装置 (填“A”或“B”,下同),方法②应选用装置 。
( http: / / www.21cnjy.com )
(2)在制取氨气后,如果要干燥氨气,应选用的干燥剂是 。
A.浓硫酸
B.固体氢氧化钠
C.五氧化二磷
D.稀硫酸
(3)检验集气瓶中是否收集满氨气的方法是
。
答案:(1)A B
(2)B
(3)将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口处,如试纸变蓝,说明气体已收集满
12.将10 mL充满NO2和O2 ( http: / / www.21cnjy.com )的混合气体的试管,倒置在水槽中,反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体,求原混合气体中NO2和O2各多少毫升
解析:剩余2mL气体可能是NO或O2,分两种情况讨论:
(1)若剩余的是NO,可以看成发生了反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3。剩余的NO2又与水作用,最终有2mLNO产生。由反应3NO2+H2O2HNO3+NO得,剩余的NO2体积为2mL×3=6mL。则原有O2体积为(10mL-6mL)×=0.8mL,NO2体积为10mL-0.8mL=9.2mL。
(2)若剩余的是O2,则有10mL-2mL=8mLNO2和O2的混合气体按反应4NO2+O2+2H2O4HNO3进行。所以NO2的体积为8mL×=6.4mL,O2体积为10mL-6.4mL=3.6mL。
答案:若剩余的气体是NO,则NO ( http: / / www.21cnjy.com )2和O2的体积分别为9.2 mL和0.8 mL;若剩余的气体是O2,则NO2和O2的体积分别为6.4 mL和3.6 mL。
能力提升
1.下图所示是NH3的两个性质实验,下列有关说法中正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.两个实验均表现了NH3易溶于水
B.两个实验均表现了NH3易挥发
C.两个实验均表现了NH3是碱性气体
D.两个实验均表现了NH3是还原性气体
解析:喷泉实验能说明氨气的水溶液呈碱性,极易溶于水,“白烟”实验说明氨水具有挥发性和氨气是呈碱性的气体。
答案:C
2.如下图所示,某同学用一个大烧杯罩住两个小烧杯,密封并长时间放置,下列有关说法正确的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.最终烧杯Ⅰ中的溶液呈紫色,烧杯Ⅱ中的呈蓝色
B.最终烧杯Ⅰ中的溶液呈红色,烧杯Ⅱ中的呈紫色
C.最终烧杯Ⅰ和Ⅱ中的溶液均呈红色
D.大烧杯内壁有无色液滴附着
解析:浓盐酸和氨水均易挥发,挥发出的H ( http: / / www.21cnjy.com )Cl和NH3反应生成白烟(NH4Cl)凝结在大烧杯内壁上,长时间放置,浓盐酸不断挥发,而盐酸中n(HCl)远远大于氨水中n(NH3),最终Ⅱ中溶液变成NH4Cl和HCl的混合溶液,故C项正确。
答案:C
3.下列氮肥中,不含铵根离子的是( )
A.碳铵 B.硫铵
C.硝酸钾 D.氨水
解析:碳铵为NH4HCO3,硫铵为硫酸铵又称为“肥田粉”,它们都属于铵盐,含铵根离子;氨水中也含铵根离子,硝酸钾中不含铵根离子。
答案:C
4.下图所示是某课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
B.挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
解析:Cl2易溶于有机溶剂,故可造 ( http: / / www.21cnjy.com )成烧瓶内压强立即减小,A项正确;NaOH不能吸收H2,所以不能形成喷泉实验,B项错误;当空气将水压入烧瓶内与NH3接触时,则会产生喷泉,C项正确;浓硫酸稀释放热,造成锥形瓶内气体膨胀,而将浓氨水压入烧瓶中,引发喷泉,D项正确。
答案:B
5.下列物质含氮量最高的是( )
A.硫铵 B.碳铵
C.硝铵 D.尿素
解析:解答本题的关键是能正确写出各物质的化学式,然后列式计算。
答案:D
6.下列说法中正确的是( )
A.用氨气做喷泉实验,都会形成红色喷泉
B.所有铵盐都易溶于水,不是所有铵盐中的氮均呈-3价
C.氯化铝溶液中滴入过量的氨水:Al3++4OH-Al+2H2O
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
解析:水中预先滴入酚酞才会出现红色喷 ( http: / / www.21cnjy.com )泉,A不正确;NH4NO3中的N有-3、+5两种价态,B正确;NH3·H2O为弱碱,不能溶解Al(OH)3,C不正确;可用加热法分离NH4Cl和某些固体(不分解、不升华的固体)的混合物,但其过程为先受热分解,再降温化合,而不是升华,D不正确。
答案:B
7.某无色混合气体甲,可能含NO、CO ( http: / / www.21cnjy.com )2、NO2、NH3、N2中的几种,将100 mL气体甲经过下图所示实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则气体甲的组成为 ( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.NH3、NO2、N2 B.NH3、NO、CO2
C.NH3、NO2、CO2 D.NO、CO2、N2
解析:气体无色证明无NO ( http: / / www.21cnjy.com )2;通过浓硫酸,气体减少,说明有NH3;余气通过Na2O2,气体变为红棕色,证明气体中含有CO2和NO,通入水中气体几乎无剩余,证明无N2;故气体组成为NO、CO2、NH3。
答案:B
( http: / / www.21cnjy.com )
8.某学生用滤纸折成一只纸蝴蝶并在 ( http: / / www.21cnjy.com )纸蝴蝶上喷洒某种试剂,挂在铁架台上。另取一个盛有某种溶液的烧杯,放在纸蝴蝶的下方(如图)。过一会儿,发现纸蝴蝶的颜色由白色转变为红色,喷洒在纸蝴蝶上的试剂与小烧杯中的溶液是( )
A B C D
纸蝴蝶上的喷洒液 石蕊 酚酞 酚酞 石蕊
小烧杯中的溶液 浓盐酸 浓氨水 氢氧化钠溶液 浓硫酸
解析:根据纸蝴蝶本身的颜色为白色,排除A、D,根据纸蝴蝶上的喷洒液转变为红色,说明小烧杯中的溶液易挥发。
答案:B
9.已知A、B、C、D、E、F是含有同一种元素的化合物,其中F是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,它们之间能发生如下反应:
①A+H2OB+C;
②C+FD;
③D+NaOHF+E+H2O。
(1)写出它们的化学式:
A 、C 、
D 、F 。
(2)写出下列反应的离子方程式,并按要求填空:
① ,这个反应的氧化剂是 ,还原剂是 ;③ 。
(3)工业生产C的过程中有一步反应为F经催化氧化生成B和H2O,写出该步反应的化学方程式: 。
解析:能使湿润的红色石蕊 ( http: / / www.21cnjy.com )试纸变蓝的气体只有NH3,所以F为NH3,D应为铵盐,因E中也含有N元素,故E为NaNO3,D应为NH4NO3,C应为HNO3,A、B分别为NO2和NO。
答案:(1)NO2 HNO3 NH4NO3 NH3
(2)①3NO2+H2O2H++2N+NO NO2 NO2
③N+OH-NH3↑+H2O
(3)4NH3+5O24NO+6H2O
10.某课外活动小组在实验室用如下图所示装置快速制取氨气并验证氨气的某些性质,同时收集少量纯净的氮气,请回答:
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)写出用熟石灰和氯化铵反应制氨气的化学方程式:
。
(2)本实验进行一段时间后,观察到 ( http: / / www.21cnjy.com )加热的硬质玻璃试管内黑色氧化铜粉末变为红色,盛无水硫酸铜的干燥管内出现蓝色,并且在最后的出气导管处收集到纯净、干燥的氮气。根据这些现象,写出在硬质玻璃试管内发生反应的化学方程式: ,这个反应说明氨气具有 (填编号)。
A.碱性 B.还原性
C.氧化性 D.不稳定性
(3)洗气瓶中盛浓硫酸的主要作用是 。
(4)在最后的出气导管口收集干燥、纯净的氮气,收集方法是 (填编号)。
A.排空气法 B.排水法 C.用气囊收集
(5)装置E的作用是 。
装置F的作用是 。
解析:(2)根据现象可知是NH3 ( http: / / www.21cnjy.com )把CuO还原成Cu,自身被氧化成N2。(4)要收集干燥的N2,不能用排水法,由于N2的密度与空气的密度相差不大,用排空气法收集纯度不高,故应用气囊收集。
答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O
(2)3CuO+2NH33Cu+3H2O+N2 B
(3)吸收氨气,防止污染空气并防止空气中的水蒸气进入F
(4)C (5)吸收NH3中的水蒸气,避免影响后续实验 验证反应生成了水第三课时 硝酸的性质
基础巩固
1.下列物质与硝酸反应时,硝酸既表现酸性,又表现氧化性的是( )
A.CuO与稀硝酸反应 B.C与浓硝酸反应
C.HBr与浓硝酸反应 D.Cu与稀硝酸反应
解析:硝酸表现酸性时,生成物中应有硝酸盐生成;硝酸表现氧化性时,生成物中应有含低价态的氮的化合物或氮气生成。题给四个反应的方程式分别为:A项CuO+2HNO3Cu(NO3)2+H2O;B项C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O;C项HBr+6HNO3(浓)HBrO3+6NO2↑+3H2O;D项3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。由反应可知选项A只表现了硝酸的酸性,选项B、C只表现了硝酸的强氧化性;选项D既表现了硝酸的酸性,又表现了硝酸的强氧化性。
答案:D
2.从降低成本和减少环境污染的角度考虑,制取硝酸铜最好的方法是( )
A.铜和浓硝酸反应
B.铜和稀硝酸反应
C.氧化铜和硝酸反应
D.氯化铜和硝酸银反应
解析:A.Cu~4HNO3(浓)~Cu(NO3)2~2NO2
B.3Cu~8HNO3(稀)~3Cu(NO3)2~2NO
C.CuO~2HNO3~Cu(NO3)2~H2O
由以上关系式可以看出:C项既节约原料,同时又不产生有毒气体。D项成本太高也不可采用。故C项为最好的方法。
答案:C
3.常温下能用铝制容器盛放的是( )
A.浓盐酸 B.浓硝酸
C.稀硝酸 D.稀硫酸
解析:浓硝酸能使铝的表面氧化,生成致密的Al2O3薄膜,从而阻止铝和硝酸的继续反应。
答案:B
4.往浅绿色的Fe(NO3)2溶液中,逐滴加入稀盐酸时,溶液的颜色变化应是( )
A.颜色变浅 B.逐渐加深
C.没有改变 D.变黄色
解析:Fe(NO3)2溶液中主要含有Fe2+、N,加入稀盐酸时,加入了氢离子,提供了酸性环境。硝酸根在酸性条件下具有强氧化性,把Fe2+氧化为Fe3+。
答案:D
5.下列关于硫酸和硝酸的说法中,不正确的是( )
A.稀硫酸和稀硝酸都具有氧化性
B.浓硝酸在光照条件下变黄,说明浓硝酸不稳定,分解生成的有色产物溶于浓硝酸
C.在铜分别与浓硫酸和浓硝酸的反应中,两种酸都表现了强氧化性和酸性
D.浓硫酸和浓硝酸都具有很强的腐蚀性、脱水性
解析:浓硝酸显黄色是因为分解产生的NO2溶解其中,B选项正确;浓硝酸不具有脱水性,D错误。
答案:D
6.实验室中,现有下列物质:①氯水 ②氨水 ③浓硝酸 ④氢氧化钠 ⑤硝酸银,其中必须保存在棕色试剂瓶中的是( )
A.全部 B.①② C.①③⑤ D.①②④
解析:见光或受热易分解的物质,必须保存在棕色试剂瓶中,如氯水、浓硝酸、硝酸银、高锰酸钾、氯化银、溴化银等。
答案:C
7.下列对于硝酸的认识,不正确的是( )
A.浓硝酸在见光或受热时会发生分解
B.铜与硝酸的反应属于置换反应
C.金属与硝酸反应不产生氢气
D.可用铁和铝制品盛装浓硝酸
解析:4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O,A正确;铜与浓、稀硝酸反应的还原产物分别是NO2和NO,没有单质生成,故不属于置换反应,B错误;硝酸是氧化性酸,金属与硝酸反应均不产生H2,而生成水,C正确;铁和铝遇冷浓硝酸钝化,故可用铁或铝制容器盛装浓硝酸,D正确。
答案:B
8.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
9.将红热的固体单质甲放入显黄色的乙的浓溶液中,剧烈反应产生混合气体A,有如下变化关系:
气体A ( http: / / www.21cnjy.com )
(1)推导出各物质的化学式:甲 ,乙 ,丙 ,A ,B ,C ,D 。
(2)写出甲与乙的浓溶液反应的化学方程式:
。
解析:根据蓝色溶液D,判断单质丙是Cu,结 ( http: / / www.21cnjy.com )合红热的固体单质甲放入显黄色的乙的浓溶液中,剧烈反应产生混合气体A,判断为单质碳和浓硝酸的反应,生成混合气体A:CO2和NO2。
答案:(1)C HNO3 Cu CO2、NO2 NO CaCO3 Cu(NO3)2
(2)C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
10.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:
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)甲、乙、丙3个装置中共同发生的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),而乙装置可通过提拉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(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(热水、热毛巾加热)试管②(合理答案均可)
11.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。
(1)求NO和NO2的体积分别为多少升。
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V ( http: / / www.21cnjy.com ) mL a mol·L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,求原硝酸溶液中溶质的物质的量浓度。
解析:(1)Cu与HNO3反应 ( http: / / www.21cnjy.com )过程中,Cu作还原剂失去的电子数等于HNO3作氧化剂得到的电子数,即得失电子守恒,有n(Cu)×2=n(NO)×3+n(NO2)×1,即:
×2=×3+,得V(NO)=5.8L,V(NO2)=5.4L。
(2)硝酸与Cu的反应中,硝酸显酸性和氧化性,其中显氧化性的硝酸全部转化为NO、NO2,显酸性的硝酸生成的硝酸铜和过量的硝酸全部与加入VmLamol·L-1的NaOH完全反应,当溶液中的Cu2+全部转化为沉淀时,所得溶液为NaNO3溶液,则整个过程中起酸作用的硝酸为n(HNO3)作酸用=n(NaOH)=V×10-3L×amol·L-1=aV×10-3mol,根据N元素守恒,作氧化剂的硝酸与生成的气体的物质的量相等,则有n(HNO3)被还原=n(气体)==0.5mol。n(HNO3)=n(HNO3)作酸用+n(HNO3)被还原=aV×10-3mol+0.5mol。
答案:(1)NO为5.8 L,NO2为5.4 L。
(2) mol·L-1
能力提升
1.用铜锌合金制成的假金元宝欺骗人的事件屡有发生。下列不易区别其真伪的方法是( )
A.测定密度 B放入硝酸中
C.放入盐酸中 D.观察外观
解析:铜锌合金和金都是金黄色。
答案:D
2.下列关于浓硝酸的叙述,正确的是( )
A.具有挥发性,因而浓硝酸略带有黄色
B.具有不稳定性,实验室里应保存在棕色瓶中
C.具有氧化性,常温下可以跟铜缓慢反应
D.具有酸性,实验室可以用它来制氢气
解析:浓硝酸见光或受热会分解,具有不稳定性,应保存在棕色瓶中。
答案:B
3.0.3 mol Cu与足量的稀硝酸完全反应时,被还原的HNO3的物质的量是( )
A.0.3 mol B.0.6 mol C.0.4 mol D.0.2 mol
解析:由化学方程式:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可知,Cu与被还原的HNO3的物质的量之比为3∶2。
答案:D
4.关于硝酸的说法正确的是( )
A.硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮得电子
B.浓硝酸与浓盐酸按3∶1的体积比混合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
解析:B项,王水指的是浓硝酸和浓盐酸按溶液体积之比为1∶3混合所得的混合物。
C项,硝酸与金属反应时,被还原的一般是指+5价氮,得到的还原产物是NO2、NO、N2O或N2等。
D项,常温下,浓硝酸可使Fe和Al等金属发生钝化现象,故B、C、D项均是错误的说法。
答案:A
5.0.1 mol铜与40 mL 10 mol·L-1 HNO3充分反应后,溶液中含a mol H+,由此可知( )
A.生成的气体在标准状况下的体积为4.48 L
B.生成的气体在标准状况下的体积为1.49 L
C.被还原的硝酸的物质的量为(0.2-a) mol
D.反应后溶液中所含N的物质的量为0.2 mol
解析:本题主要考查HNO3与金属反应时所起的作用和灵活利用化学方程式进行计算的能力。溶液中含有H+,则HNO3过量。在反应过程中变稀,实际上发生了两个反应:①Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,②3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。反应消耗的HNO3包括起酸作用和起氧化剂作用两部分,前者反应后以Cu(NO3)2形式存在,后者被还原后生成NO2、NO气体,从两反应方程式看出:Cu+2HNO3(酸)~Cu(NO3)2,HNO3(氧化剂)~NO2(或NO),作酸用的硝酸为0.2mol,生成的气体为NO、NO2的混合气体,溶液中有amol的HNO3过量,则被还原的HNO3为(0.4-a-0.2)mol,生成的气体的物质的量为(0.4-a-0.2)mol,溶液中的N由过量的HNO3和Cu(NO3)2中N组成,其物质的量为(a+0.2)mol。
答案:C
6.根据浓硝酸的性质,填写下列表格中关于浓硝酸保存方法的选择及有关原因的解释。
①广口瓶 ②细口瓶 ③玻璃塞 ④橡皮塞 ⑤棕色瓶
⑥无色瓶
选择保存方法 解释
(1)
(2)
(3)
解析:浓硝酸为液体,宜保存在细口瓶中;浓硝酸 ( http: / / www.21cnjy.com )具有强氧化性,能够腐蚀橡皮塞,因此需用玻璃塞,不能用橡皮塞;浓硝酸易挥发,见光易分解,宜在棕色瓶中避光保存。
答案:
选择保存方法 解释
(1) ② 液体药品保存在细口瓶中,便于倾倒
(2) ③ 浓硝酸能够腐蚀橡皮塞,不腐蚀玻璃塞
(3) ⑤ 浓硝酸易挥发,见光易分解,宜在棕色瓶中避光保存
7.下图所示是木炭与浓硝酸 ( http: / / www.21cnjy.com )的反应,并检验生成的气体和反应的热效应的实验装置,它具有无污染、现象明显的特点。具支试管A中所盛固体下层是无水CaCl2(作载体不参加反应),上层是红热的木炭。实验时慢慢将浓硝酸滴到木炭上,反应即开始进行,且能长时间剧烈反应。
( http: / / www.21cnjy.com )
请回答下列问题。
(1)写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式:
。
(2)实验中具支试管A内出现的现象是 。
(3)试管B内出现的现象是 ,
写出澄清石灰水中发生的主要反应的离子方程式:
。
(4)某学生在实验临近结束时,发现滴管中的浓硝酸难以滴下。若要再滴入几滴浓硝酸使木炭反应完全,最简单的办法是 。
解析:试管A中有大量的红棕 ( http: / / www.21cnjy.com )色气体生成(实质是二氧化碳、二氧化氮的混合气体)。试管A中的无水氯化钙起吸水剂作用。在球形干燥管中放置的湿润棉花可吸收部分二氧化氮,使通入试管B的气体中的二氧化碳比例增大。若是含有大量二氧化氮的二氧化碳气体通入石灰水中,不一定能看到白色浑浊现象。因为石灰水中氢氧化钙浓度较小,二氧化氮溶于水生成的硝酸易中和全部的氢氧化钙。当装置中气压较高时,试管A上的胶头滴管内的溶液较难滴下,只要设法降低装置内气压就能使硝酸溶液顺利滴下。可以考虑摇动试管B,促使试管B上部的气体溶于石灰水,进而降低装置内的气压。
答案:(1)C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
(2)炭块保持红热,试管内有红棕色气体生成
(3)石灰水变浑浊 Ca2++2OH-+CO2CaCO3↓+H2O
(4)摇动试管B,使上部的气体溶于石灰水(其他答案合理也可)
8.某课外活动小组设计了以下实验方案验证Ag与浓硝酸反应的过程中可能产生NO。其实验流程如下:
(1)测定硝酸的物质的量。
反应结束后,从下图所示装置B中所得1 ( http: / / www.21cnjy.com )00 mL 溶液中取出25.00 mL溶液,用0.1 mol·L-1的NaOH溶液进行中和,用去NaOH溶液的体积为20.00 mL。在容器B中生成的硝酸的物质的量为 mol。
( http: / / www.21cnjy.com )
(2)测定NO的体积。
①从上图所示的装置中,你认为应选用 装置进行Ag与浓硝酸反应实验,选用的理由是 。
②选用上图所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置,其合理的连接顺序是 (填各导管口编号)。
③在测定NO的体积时,若量筒中水的液面比 ( http: / / www.21cnjy.com )集气瓶的液面要低,此时应将量筒的位置 (填“下降”或“升高”),以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平。
(3)气体成分分析。
若实验测得NO的体积为112.0 ( http: / / www.21cnjy.com )mL(已折算成标准状况),则Ag与浓硝酸反应的过程中 (填“有”或“没有”)NO产生,作此判断的依据是 。
解析:(1)c(HNO3)==0.08mol·L-1,n(HNO3)=0.08mol·L-1×0.100L=8×10-3mol。
(2)①由于NO与空气中的氧气反应 ( http: / / www.21cnjy.com ),因此制备时要排除装置中的空气。②NO难溶于水,易与空气反应,故通过排水法测定体积。③量取气体读数时,量气装置中液面要持平,否则会导致气体的压强低于或高于外界压强,从而造成误差。
(3)3NO2+H2O2HNO3+NO,若Ag与硝酸反应只生成NO2,则B中硝酸的物质的量与收集的NO的物质的量之比为2∶1,若小于2∶1,则Ag与浓硝酸反应放出的气体中含有NO。n(NO)==0.005mol,n(HNO3)∶n(NO)=0.008∶0.005=8∶5<2∶1,说明Ag与浓硝酸反应的气体中含有NO。
答案:(1)0.008
(2)①A A装置可以通N2将装置中的空气排尽,防止NO被空气中的O2氧化 ②123547 ③升高
(3)有 因为NO2与水反应生成的NO的体积小于收集到的NO的体积第二单元 生产生活中的含氮化合物
第一课时 氮氧化物的产生及转化
基础巩固
1.下列关于NO的叙述正确的是( )
A.NO是一种红棕色的气体
B.常温、常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合
C.含等质量氧元素的NO和CO的物质的量相等
D.NO易溶于水,不能用排水法收集
解析:NO是一种无色、微溶于水的气体,可以用排水法收集。常温、常压下,NO容易与氧气直接化合生成NO2。
答案:C
2.下列现象的产生与人为排放大气污染物氮氧化物有关的是( )
A.温室效应 B.光化学烟雾
C.白色污染 D.闪电
答案:B
3.汽车尾气在光照下,发生光化学烟雾的循环,它的形成过程可用下面的化学方程式表示:NO2NO+O,2NO+O22NO2,O+O2O3。下列叙述中不正确的是 ( )
A.在此过程中,NO2是催化剂
B.在此过程中,NO是反应的中间产物
C.该过程总反应的化学方程式为2O33O2
D.光化学烟雾能引起人严重的呼吸功能障碍
解析:催化剂先参加,后生成,中间产物先生 ( http: / / www.21cnjy.com )成,后消失,A、B正确;该反应的总反应先将第一个反应两边乘2,然后三式相加,C不正确;光化学烟雾有大量的有害气体生成,D正确。
答案:C
4.如右图所示,试管中盛装的是红棕色气体( ( http: / / www.21cnjy.com )可能是混合物),当倒扣在盛有水的水槽中,与水充分作用后,试管内水面上升,但不能充满试管,当向试管内鼓入氧气后,可以观察到试管中水柱继续上升,经过多次重复后,试管内完全被水充满,原来试管中盛装的气体可能是( )
A.N2与NO2的混合气体
B.NO2与O2按4∶1体积比混合的气体
C.NO与NO2的混合气体
D.NO与O2按4∶3体积比混合的气体
解析:有氮气就不可能完全被水吸收,A不正确;NO2与O2按4∶1或NO与O2按4∶3体积比混合的气体,起始就会被水完全吸收,不合题意。
答案:C
5.在NO2与水的反应中,NO2的作用是( )
A.还原剂
B.氧化剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
解析:该题考查NO2与水的反应,该反应中,NO2一部分作氧化剂,一部分作还原剂,属于自身氧化还原反应。
答案:C
6.下列气体中,无色无味的是( )
A.SO2 B.NO2
C.Cl2 D.N2
解析:SO2、NO2和Cl2都有刺激性气味。
答案:D
7.在常温常压下,下列各组气体不能共存的是( )
A.SO2与O2
B.NO2与NO
C.O2与N2
D.NO与O2
解析:NO遇氧气生成NO2。
答案:D
8.下列因果关系不正确的是( )
选项 原因 结果
A 植树造林 温室效应
B SO2和NO2大量排放 酸雨
C 汽车尾气的排放 光化学烟雾
D 含氮、磷等生活废水的大量排放 赤潮
答案:A
9.以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是( )
选项 氧化物 环境问题 主要来源
A CO2 酸雨 化石燃料的燃烧
B SO2 光化学烟雾 汽车尾气的排放
C NO2 温室效应 工厂废气的排放
D CO CO中毒 燃料的不完全燃烧
解析:形成酸雨的氧化物主要是SO2和氮的氧 ( http: / / www.21cnjy.com )化物,CO2是造成温室效应的主要气体,引起光化学烟雾的主要气体为NO2,CO会造成煤气中毒,由此判断,选项D正确。
答案:D
10.收集NO和NO2两种气体的方法正确的是( )
A.都可用排水法
B.NO用排水法,NO2用向上排气法
C.都可用向上排气法
D.NO用向上排气法,NO2用排水法
解析:空气的平均相对分子质 ( http: / / www.21cnjy.com )量是29,NO能与空气中的氧气反应,且NO的相对分子质量是30,与空气的相近,所以不能用排空气法收集NO气体(C、D项被排除);NO2能与水反应,所以不能用排水法收集(A项被排除)。
答案:B
11.如图所示,室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体体积均在标准状况下测定)。
请回答下列问题:
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)写出观察到的现象:
① ;
② ;
③ 。
(2)最终试管中剩余的气体是 ,体积为 。
解析:通入的O2与NO发生反应生成NO2:2NO+O22NO2,所以看到有红棕色气体生成;生成的NO2溶于水:3NO2+H2O2HNO3+NO。两个反应的总方程式为4NO+3O2+2H2O4HNO3。气体被消耗,所以看到试管内液面上升。根据总反应方程式可以计算出,氧气全部反应,剩余NO的体积是1.0mL,NO为无色气体,这是可观察到的第三个现象。
答案:(1)①通入O2后试管内气体变为红棕色 ②试管内液面升高 ③最后试管内剩余一种无色气体
(2)NO 1.0 mL
12.将一充满NO的试管倒扣于水槽中, ( http: / / www.21cnjy.com )然后向试管中通入一定量的O2,试管中恰好充满水时,求通入的O2与原NO气体的体积比。若假设生成的溶质不向外扩散,且为标准状况,求所得溶液中溶质的物质的量浓度。
解析:NO和O2同时通入水中时,其反应是2NO+O22NO2,4NO2+O2+2H2O4HNO3;总反应式为4NO+3O2+2H2O4HNO3。
当体积V(NO)∶V(O2)
设试管的体积为VL,则最终所得溶液为HNO3溶液,其物质的量为mol,由c=可求得溶液中溶质的物质的量浓度为mol·L-1。
答案:3∶4 mol·L-1
能力提升
1.如下图所示,夹子开始处于关闭状 ( http: / / www.21cnjy.com )态,将液体A滴入试管②与气体B充分反应,打开夹子,可发现试管①内的水立刻沸腾了。则液体A和气体B的组合不可能是下列的 ( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.亚硫酸钠溶液、氯气
B.水、二氧化氮
C.氢氧化钠溶液、氮气
D.氢氧化钠溶液、二氧化碳
解析:要使试管①内的水立刻沸腾,关键是②中气体压强降低,只有C选项中,气体体积不变。
答案:C
2.将一试管(15 mL)NO2倒扣于水中,试管中还剩余的气体体积为( )
A.10 mL B.5 mL
C.15 mL D.0
解析:V(NO)=V(NO2)=5mL。
答案:B
3.某集气瓶内充满了红棕色的气体, ( http: / / www.21cnjy.com )加入水后盖上盖子充分振荡后瓶内呈无色,打开盖子后发现在瓶口附近又变为红棕色,则原来瓶内装有的气体是( )
A.氮气
B.一氧化氮
C.二氧化氮
D.溴蒸气
解析:红棕色的二氧化氮与水反应生成无色的一氧化氮,一氧化氮再与氧气反应又生成红棕色的二氧化氮。
答案:C
4.发射宇宙飞船的运载火箭的推进剂引燃后,产 ( http: / / www.21cnjy.com )生的大量高温气体从尾部喷出,该气体的主要成分是CO2、H2O、N2、NO等,在发射现场可看到火箭尾部产生大量红棕色气体,其原因是( )
A.高温下N2遇空气生成NO2
B.NO遇空气生成NO2
C.CO2与NO反应生成CO和NO2
D.NO与H2O反应生成H2和NO2
解析:NO遇空气生成NO2,NO2是红棕色气体。
答案:B
5.如右图所示,两个连通玻 ( http: / / www.21cnjy.com )璃容器用活塞分开,左右两室各充入一定量NO和O2,且恰好使两容器内气体密度相同,打开活塞,使NO与O2充分反应,最终容器内混合气体密度比原来 ( )
A.增大 B.无法确定
C.不变 D.减小
解析:混合气体总质量和总体积都不变,因此混合气体密度也不变。
答案:C
6.在常温常压下,a、b ( http: / / www.21cnjy.com )、c、d四支相同的试管中,分别装入以等物质的量混合的两种气体。a试管内是NO2和O2,b试管内是Cl2和SO2,c试管内是NO和O2,d试管内是O2和H2。将四支试管迅速同时倒立于水中,最终水面上升高度h的比较,正确的是( )
A.hb>hc>ha>hd
B.hc>ha>hb>hd
C.hd>ha>hc>hb
D.hb>ha>hc>hd
解析:题中四组混合气体分别与水反应(或 ( http: / / www.21cnjy.com )溶于水后),如有某种气体剩余,则这部分气体将在倒置于水的试管的上部,剩余气体越少,试管内液面越高。b与水完全反应,无剩余气体,d不与水反应,剩余气体最多,a、c与水部分反应,剩余气体按反应物的化学计量数关系计算得出结果。最后,比较即可得出答案。
答案:A
7.已知Cu(NO3)2受热分解的化学方程式:2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑,某同学将少量的Cu(NO3)2固体放入试管中加热,然后用带火星的木条放入试管中,木条复燃,则下列说法正确的是( )
①NO2能支持燃烧 ②NO2不能支持燃 ( http: / / www.21cnjy.com )烧 ③带火星的木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气的缘故 ④带火星的木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气和二氧化氮共同作用的结果
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
解析:Cu(NO3)2受热分解产生的混合气体中O2体积分数为,等于空气中O2的体积分数(),故木条复燃是因为硝酸铜分解产生了氧气和二氧化氮共同作用的结果。
答案:D
8.下列除去杂质的方法正确的是( )
A.除去N2中的少量O2:通过灼热的CuO粉末,收集气体
B.除去CO2中的少量HCl:通入Na2CO3溶液,收集气体
C.除去FeCl2溶液中的少量FeCl3:加入足量铁屑,充分反应后,过滤
D.除去KCl溶液中的少量MgCl2:加入适量NaOH溶液,过滤
解析:除去N2中的少量O2:通过灼 ( http: / / www.21cnjy.com )热的铜网,A项错误;除去CO2中的少量HCl:通入饱和NaHCO3溶液,B项错误;除去KCl溶液中的少量MgCl2:加入适量KOH溶液,D项错误。
答案:C
9.某活动小组利用下图所示装置进行NO、NO2的性质实验,按下列步骤进行(装置气密性已检验完毕)。
( http: / / www.21cnjy.com )
Ⅰ.向广口瓶①中通入NO并测定NO的体积。
(1)通入NO前,向广口瓶①中加水的主要操作:
。
(2)从导管a通入一定量的NO,并测得NO体积为V L(V<50 mL,气体体积已经换算为标准状况)。准确测得NO体积的主要操作: 。
Ⅱ.验证NO的还原性,探究工业生产硝酸的原理。
(1)停止通入NO后关闭K1、K3;打开K2,从导管b缓缓通入O2,可观察到的现象是 。
写出对应现象的化学方程式: 。
(2)继续通入O2,打开K3,并及时调整量气管中液面与广口瓶①中液面相平,直到广口瓶①中刚好充满液体。
①当通入氧气的体积为V时,则广口瓶①的气体体积为 ;
②当广口瓶①中刚好充满液体时,所得液体中溶质的物质的量浓度为 mol·L-1。
解析:Ⅰ.(1)盛放NO气体的装置中不能 ( http: / / www.21cnjy.com )有空气,空气与NO反应,操作的关键是在①装置中要加满水,这样才能完全赶去广口瓶中的空气。(2)通过排出的水量,测NO气体的体积,为了保证广口瓶中的压强恒为大气压,起始和终点读数时,都要保证广口瓶中的液面和量气管中液面为同一水平面。
Ⅱ.(1)2NO+O22NO2,气体的颜色发生变化,生成的NO2与水又发生反应,气体的颜色又变浅。(2)①通入氧气的体积为V时,NO与O2恰好完全反应生成NO2,NO2又与水反应,生成的NO;②4NO+3O2+2H2O4HNO3,生成HNO3的物质的量为mol,溶液的总体积为0.5L,溶质的物质的量浓度为mol·L-1。
答案:Ⅰ.(1)打开K1、K2、K3,从量气管加水,直到将①中空气全部排出,且调整量气管中液面与①相平,并记录量气管的刻度
(2)关闭K2,打开K3、K1,通入NO并调整量气管液面与①中液面相平,再次记录量气管刻度
Ⅱ.(1)气体先变为红棕色,然后逐渐变淡
2NO+O22NO2,3NO2+H2O2HNO3+NO
(2)① ②
10.为了探究几种气态氧化物的性质,某同学设计以下实验。
用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气 ( http: / / www.21cnjy.com )体,倒置在水槽中。然后,分别缓慢通入适量氧气或氯气,如图所示。一段时间,A、B装置中集气瓶充满溶液,C装置中集气瓶里还有气体。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)如果装置A中通入氧气恰好使液体充满集气瓶,假设瓶内液体不扩散。
①写出总反应的化学方程式: ;该实验对工业上生产硝酸的启示是 。
②假设实验条件下,气体摩尔体积为a L·mol-1,计算集气瓶里溶液中溶质的物质的量浓度为 。
(2)实验前在C水槽里滴加几滴紫色石蕊 ( http: / / www.21cnjy.com )溶液,通入氧气前后,实验现象可能为 ;写出化学方程式: ;C装置实验可以探究酸雨变化过程。
(3)溶液充满集气瓶后,在B水 ( http: / / www.21cnjy.com )槽里滴加硝酸钡溶液,可能观察到的现象为 ;写出有关离子方程式: ;证明B水槽反应后溶液里有氯离子的操作方法是 。
解析:(1)①A装置中集气瓶里发生的反应有:3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO+O22NO2,总反应的化学方程式:4NO2+O2+2H2O4HNO3。工业上,利用二氧化氮与水反应制硝酸,为了充分利用原料,不排放大气污染物NO,应向吸收器(向二氧化氮中)通入足量空气,使氮元素全部转化成硝酸。②设A装置中集气瓶体积为VL,二氧化氮气体体积为VL,n(NO2)=mol,最后充满液体,HNO3溶液体积为VL,c(HNO3)=mol·L-1。(2)二氧化硫溶于水生成亚硫酸,亚硫酸是中强酸,通入氧气反应后,生成强酸(硫酸),溶液红色变深。(3)氯气在水中将二氧化硫氧化成硫酸,检验氯离子前要除去S。
答案:(1)①4NO2+O2+2H2O4HNO3 在吸收器里充入足量空气 ② mol·L-1
(2)红色由浅变深 2SO2+O2+2H2O2H2SO4
(3)出现白色沉淀 Cl2+SO2+2H2O2Cl-+S+4H+,Ba2++SBaSO4↓ 取少量反应后的溶液于试管中,向试管里加入过量的硝酸钡溶液,待沉淀完全后,静置,取上层清液滴加硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则说明原溶液中含有Cl-
