2025人教版高中化学必修第二册强化练习题--第3课时　硝酸　酸雨及防治（含解析）

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2025人教版高中化学必修第二册
第3课时　硝酸　酸雨及防治
基础过关练
题组一　硝酸的性质
1.(2024湖南嘉禾一中等多校联考)下列关于硝酸的说法正确的是(　　)
A.浓硝酸一般保存在棕色试剂瓶中
B.稀硝酸与少量的Fe反应生成Fe(NO3)2
C.常温下,浓硝酸与Fe不反应
D.浓硝酸与Cu反应生成NO2,稀硝酸与Cu反应生成NO,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸
2.(2024河北衡水武强中学开学考)下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是(　　)
A.浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色——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.稀硝酸能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
题组二　金属与硝酸反应的简单计算
3.(经典题)物质的量之比为2∶5的锌与HNO3反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌无剩余,则反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比为(　　)
A.1∶5　　B.1∶4　　C.2∶3　　D.2∶5
4.(2024北京大兴一中月考)11.2 g铁铜合金中加入过量硝酸溶液,合金完全溶解,同时生成气体X,再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,生成21.4 g沉淀,则下列表示X组成的选项中合理的是(　　)
A.0.3 mol NO2、0.1 mol NO
B.0.3 mol NO、0.1 mol NO2
C.0.6 mol NO
D.0.3 mol NO
5.(2024浙江5G联盟期中联考)取2 mol FeS与2 L一定浓度的硝酸反应,生成了Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3、NO、NO2、N2O4和H2O。反应后的溶液中c(H+)=1 mol/L,生成的NO、NO2和N2O4的物质的量之比为1∶1∶1(溶液体积变化忽略不计),请回答:
(1)反应后溶液中Fe3+的浓度为　　　　。
(2)参加反应的FeS与HNO3的物质的量之比为　　　　。
(3)原硝酸的浓度为　　　　。
题组三　酸雨及其防治
6.(2024湖北武汉华中师大附中期中)酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光学化学过程,在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如下:
注:hν表示光照;·OH是羟基自由基,有强氧化性。
下列有关说法错误的是(　　)
A.S比SO2的能量低
B.图中形成酸雨的必要条件是光照
C.·OH能加快酸雨的形成
D.SO2难以直接被O2氧化
7.现有酸雨样品1份,每隔一段时间测定该酸雨样品的pH,所得数据如下:
测定时间/h 0 1 2 3 4
酸雨的pH 4.73 4.63 4.56 4.55 4.55
分析数据,回答下列问题:
(1)酸雨样品的pH变化的原因是　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
(2)如果将刚取样的上述酸雨和自来水混合,pH将变　　　　,原因是
　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。
能力提升练
题组一　硝酸性质的实验探究
1.(2024江西百师联盟月考)某小组探究Cu与硝酸反应,室温下,3 mol·L-1的稀硝酸与铜片短时间内无明显变化,一段时间后才有少量气泡产生,向溶液中加入适量硝酸铜,无明显现象;浓硝酸与铜片立即产生气泡,进一步操作如图:
已知:NO2易溶于水,可部分发生反应2NO2+H2O HNO2+HNO3。
下列说法错误的是(　　)
A.铜与浓硝酸反应的离子方程式为Cu+4H++2N Cu2++2NO2↑+2H2O
B.硝酸铜对稀硝酸与铜的反应具有催化作用
C.蓝色溶液B中的NO2或HNO2对稀硝酸与铜的反应起催化作用
D.稀硝酸与铜片产生的气体为无色,该气体可用排水法收集
2.(2024北京第九中学期中)下述实验中均有红棕色气体产生,对实验进行对比分析,所得结论错误的是(　　)
① ② ③
A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体
B.由②中的红棕色气体不能表明木炭与浓硝酸发生了反应
C.浓硝酸具有挥发性,①②③生成的红棕色气体均为还原产物
D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
题组二　金属单质与酸反应的图像题
3.(2024河北衡水枣强中学调研)向200 mL稀硫酸与稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉,已知加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示,则下列说法不正确的是(　　)
已知:稀硝酸只被还原为NO气体。
A.OA段产生的气体是NO,BC段产生的气体是H2
B.该实验可以证明氧化性:稀硝酸>稀硫酸
C.m2=5.6
D.所用混合溶液中c(H2SO4)=0.4 mol/L
4.(2024辽宁师范大学附中期中)向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合稀溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断正确的是　　(　　)
A.a表示Fe2+
B.n1=0.70
C.P点时,n(Fe2+)=0.562 5 mol
D.向P点溶液中加入铜粉,最多可溶解14.4 g
题组三　氮及其化合物的转化及推断
5.(2024山东济南期末)如图为氮及其化合物的“价 — 类”二维图,下列说法不正确的是(　　)
A.b转化为f的过程属于氮的固定
B.从化合价角度预测,g可能通过分解反应转化为b
C.工业上以a为原料制取e需要经历四步氧化还原反应
D.排放到大气中的c、d是形成光化学烟雾、酸雨的重要原因
6.(2024北京顺义一中月考)已知:A、C、D、E为无色气体,F为红棕色气体。物质间的转化关系如图所示,其中部分产物已略去,则下列说法错误的是(　　)
A.A、B互换位置也满足该流程
B.反应①中每生成1 mol D转移4 mol电子
C.F与水的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D.C为NH3,D为O2,C可以在D中燃烧生成N2
7.(2024河南南阳六校期末联考)A~G的转化关系如图1所示(部分产物略去),其中A为盐类,E为红棕色气体,G为单质。常温下,将Al片浸在不同质量分数的C溶液中,经过相同时间的腐蚀后,Al质量损失情况如图2所示。
图1
图2
请回答下列问题:
(1)A、D的化学式依次为　　　　、　　　　。
(2)实验室中常用　　　　　　　　　　检验B,现象是　　　　　　　　　　　　　。
(3)反应④、⑤的化学方程式依次为　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　。
(4)图2中Al质量损失随C溶液溶质质量分数的增大先增大后减小,减小的原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)足量Al与一定浓度的C反应,得到H溶液和D、E的混合物,这些混合物与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体恰好完全被水吸收生成C。若向所得H溶液中加入5 mol·L-1NaOH溶液至Al3+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是　　　　 mL。
答案与分层梯度式解析
第3课时　硝酸　酸雨及防治
基础过关练
1.A　浓硝酸见光或受热会分解产生二氧化氮,一般保存在棕色试剂瓶中,A正确;硝酸具有强氧化性,将Fe氧化成Fe(NO3)3,B错误;常温下,Fe遇浓硝酸钝化,C错误;硝酸的氧化性强弱与浓度有关,硝酸的浓度越大氧化性越强,所以浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,D错误。
2.D　浓硝酸使紫色石蕊试液先变红,表现出酸性,后褪色,表现出强氧化性,A正确。硝酸具有强氧化性,被锌还原生成氮氧化物等,而不生成氢气,B正确。要用棕色瓶盛装浓硝酸,因为浓硝酸具有不稳定性,见光或受热易分解,C正确。稀硝酸能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去,硝酸表现出酸性,与氢氧化钠发生中和反应而使溶液碱性减弱,从而使溶液的红色褪去,D错误。
3.B　设参加反应的Zn为2 mol、HNO3为5 mol,锌与硝酸反应时硝酸既表现酸性又表现氧化性,根据原子守恒和得失电子守恒,2 mol锌失去4 mol电子,生成2 mol锌离子,由于生成硝酸锌,则其结合的硝酸根离子是4 mol,剩余的1 mol硝酸被还原为N2O,得到4 mol电子,说明硝酸也全部反应,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是1∶4,反应的化学方程式为4Zn+10HNO3 4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O。
4.A　在11.2 g铁铜合金中加入过量硝酸溶液,合金完全溶解,同时生成气体X,再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,生成21.4 g沉淀,则金属离子结合氢氧根离子的物质的量为=0.6 mol,则11.2 g 铁铜合金共失去0.6 mol电子,根据得失电子守恒可知HNO3被还原生成气体X时应得0.6 mol电子。若HNO3被还原生成0.3 mol NO2、0.1 mol NO,则得到电子的物质的量为0.3 mol×1+0.1 mol×3=0.6 mol,A正确;若HNO3被还原生成0.1 mol NO2、0.3 mol NO,则得到电子的物质的量为0.1 mol×1+0.3 mol×3=1 mol,B错误;若HNO3被还原生成0.6 mol NO,则得到电子的物质的量为0.6 mol×3=1.8 mol,C错误;若HNO3被还原生成0.3 mol NO,则得到电子的物质的量为0.3 mol×3=0.9 mol,D错误。
思维建模　
5.答案　(1)1 mol/L　(2)1∶7　(3)8 mol/L
解析　(1)2 mol FeS中的Fe全部转化为Fe3+,所以反应后溶液中Fe3+的浓度为=1 mol/L。(2)2 mol FeS参与反应,由硫原子守恒可知生成的Fe2(SO4)3为 mol,由铁原子守恒知Fe(NO3)3为 mol,故体现酸性的硝酸为2 mol;设生成的NO的物质的量为a mol,则有n(NO)=n(NO2)=n(N2O4)=a mol,根据得失电子守恒有2×(3-2)+2×[6-(-2)]=a×(5-4)+2a×(5-4)+a×(5-2),解得a=3,故起氧化作用的硝酸为12 mol,所以参加反应的硝酸为2 mol+12 mol=14 mol,则参加反应的FeS与HNO3的物质的量之比为2∶14=1∶7。(3)由(2)可知,参加反应的HNO3为14 mol,反应后的溶液中c(H+)=1 mol/L,即n(HNO3)剩余=2 mol,所以原硝酸总物质的量为16 mol,则原硝酸的浓度为c(HNO3)==8 mol/L。
6.A　SO2吸收能量变为S,所以S比SO2能量高,A错误;由题图可知,两种途径中第一步反应均需要在光照条件下发生,所以光照是形成酸雨的必要条件,B正确;途径Ⅱ速率较途径Ⅰ快,说明·OH能加快酸雨的形成,C正确;两种途径中二氧化硫均不是直接被O2氧化,D正确。
7.答案　(1)2H2SO3+O2 2H2SO4　(2)小　Cl2+2H2O+SO2 H2SO4+2HCl(或H2SO3+HClO H2SO4+HCl)
解析　(1)酸雨的pH变小,其原因是H2SO3被空气中的氧气氧化成H2SO4。(2)酸雨和自来水混合,应考虑SO2与Cl2(或H2SO3与HClO)的反应,反应后生成H2SO4和HCl,因此酸雨与自来水混合后pH变小。
能力提升练
1.B　Cu与浓HNO3反应的离子方程式为Cu+4H++2N Cu2++2NO2↑+2H2O,A正确;根据题中信息“向溶液中加入适量硝酸铜,无明显现象”〗,说明Cu(NO3)2对稀硝酸与铜的反应没有催化作用,B错误;蓝色溶液B中c(HNO3)=3 mol·L-1,加入铜片立即产生气泡,与初始稀HNO3与铜片的反应进行对比,反应速率加快,只能考虑为溶解的NO2或新生成的HNO2起催化作用,C正确;稀HNO3与铜片反应,产生的气体为无色的NO,该气体不溶于水,可用排水法收集,D正确。
2.D　①中的红棕色气体是NO2,N元素化合价降低,根据氧化还原反应规律,一定有元素化合价升高,推断产生的气体中一定还有O2,A项正确;②中NO2可能来自浓硝酸的分解,不能表明木炭与浓硝酸发生了反应,B项正确;浓硝酸具有挥发性,硝酸中N元素化合价为+5价,生成的二氧化氮中N元素化合价为+4价,化合价降低,所以①②③中生成的红棕色气体均为还原产物,C项正确;红热木炭在空气中可被O2氧化为CO2,③的气体产物中检测出CO2,不能说明木炭与浓硝酸发生了反应,D项错误。
3.D　OA段发生的反应为Fe+N+4H+ Fe3++NO↑+2H2O,AB段发生的反应为Fe+2Fe3+ 3Fe2+,BC段发生的反应为Fe+2H+ Fe2++H2↑〗。OA段产生的气体是NO,BC段产生的气体是H2,A正确。HNO3、H2SO4同时存在时,Fe先和HNO3发生氧化还原反应,根据氧化还原反应规律可知,氧化性为稀硝酸>稀硫酸,B正确。OA段生成NO的物质的量为1.12 L÷22.4 L/mol=0.05 mol,根据Fe+4H++N Fe3++2H2O+NO↑,可知生成Fe3+的物质的量为0.05 mol,消耗Fe的物质的量为0.05 mol;根据2F+Fe 3F,可知AB段又消耗0.025 mol Fe;BC段生成氢气的物质的量为(1.68 L-1.12 L)÷22.4 L/mol=0.025 mol,根据Fe+2H+ Fe2++H2↑,可知消耗Fe的物质的量为0.025 mol,参加反应的Fe的总物质的量为0.05 mol+0.025 mol+0.025 mol=0.1 mol,质量为5.6 g,C正确。最终反应生成FeSO4,根据n(Fe2+)=n(S)=0.1 mol,可知混合溶液中n(H2SO4)=0.1 mol,则c(H2SO4)==0.5 mol/L,D错误。
4.D　该过程涉及的反应有①Fe+4H++N Fe3++NO↑+2H2O,②2Fe3++Fe 3Fe2+,a表示Fe3+,A错误;溶液中共有3 mol H+参加反应,根据①的反应可知消耗铁的物质的量为0.75 mol,故n1=0.75,B错误;P点n(Fe2+)=n(Fe3+),设P点时被还原的n(Fe3+)为x,则反应生成的n(Fe2+)为x,未反应的n(Fe3+)=0.75 mol-x,由0.75 mol-x=x计算得x=0.3 mol,则P点n(Fe2+)=n(Fe3+)=0.75 mol-0.3 mol=0.45 mol,C错误;P点剩余0.45 mol Fe3+,根据反应2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+可知,最多可消耗0.225 mol Cu,质量为0.225 mol×64 g·mol-1=14.4 g,D正确。
5.C　
b转化为f的过程是游离态的氮转化为化合态的氮的过程,属于氮的固定,故A正确;从化合价角度预测,亚硝酸盐(氮元素为+3价)可能分解制得氮气(氮元素为0价)和硝酸盐(氮元素为+5价),故B正确;工业上以氨气为原料制取硝酸经历三步氧化还原反应,氨气和氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮和水反应生成硝酸,故C错误;氮氧化物是形成光化学烟雾、硝酸型酸雨的重要原因,故D正确。
6.B　F为红棕色气体,则F为NO2,NO2和H2O反应生成的G能和Cu、木炭反应,则G为HNO3;D、E反应可生成NO2,无色气体E可由Cu与HNO3反应得到,则E为NO,D为O2;A可与Na2O2反应生成O2,且能由HNO3与木炭反应得到,则A为CO2;C能与O2发生反应生成NO,则C为NH3,M受热分解生成NH3、CO2和H2O,则M为(NH4)2CO3或NH4HCO3。A为CO2,B为H2O,A、B互换位置也满足题中转化,A正确;反应①的化学方程式为2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,根据化学方程式分析,生成1 mol氧气转移2 mol电子,B错误;F与水的反应为H2O+3NO2 2HNO3+NO,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,C正确;C为NH3,D为O2,C可以在D中燃烧生成N2,即4NH3+3O2 2N2+6H2O,D正确。
7.答案　(1)NH4NO3　NO　(2)湿润的红色石蕊试纸　湿润的红色石蕊试纸变蓝　(3)4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O　8NH3+6NO2 7N2+12H2O　(4)当硝酸浓度增大到一定程度后,Al表面逐渐形成致密氧化膜,阻止Al与硝酸的反应进一步进行　(5)60
解析　根据A在110 ℃受热分解产生B、C,B与F反应产生D,D与F反应产生E,E是红棕色气体,可知E是NO2,逆推D是NO,F是O2,由于B、E在一定条件下反应产生G单质,则B是NH3,G是N2,C在加热条件下反应产生O2、NO2,可知C是HNO3,则A是NH4NO3。
(1)根据分析可知,A为NH4NO3,D为NO。
(2)实验室检验氨气常用湿润的红色石蕊试纸,现象为湿润的红色石蕊试纸变蓝。
(3)④为浓硝酸受热分解的反应,化学方程式为4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O;⑤为NH3和NO2反应生成N2和H2O,化学方程式为8NH3+6NO2 7N2+12H2O。
(4)C是HNO3,HNO3具有强氧化性,在常温下稀硝酸与Al反应产生Al(NO3)3、NO、H2O,但Al遇浓硝酸发生钝化,所以Al质量损失随C溶液溶质质量分数的增大先增大后减小。
(5)NO2、NO的混合气体与标准状况下1.68 L O2混合后通入水中,又生成HNO3,则整个过程中Al失去的电子都被O2得到,根据得失电子守恒,n(Al)×3=n(O2)×4,即n(Al)×3= mol×4,解得n(Al)=0.1 mol,所以溶液中n(Al3+)=0.1 mol,根据Al3+~3OH-可知,消耗NaOH的物质的量为0.1 mol×3=0.3 mol,则NaOH溶液的体积为0.3 mol÷5 mol·L-1=
0.06 L=60 mL。
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