第5章　化工生产中的重要非金属元素 分层作业6　硝酸　酸雨及防治--2025人教版化学必修第二册同步练习题（含答案）

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2025人教版化学必修第二册
分层作业6　硝酸　酸雨及防治
A 级　必备知识基础练
题组1.硝酸
1.(2024·天津和平区高一统考)明代《徐光启手迹》记载了制备王水的方法,其主要流程如图所示(水蒸气等部分产物已省略),下列说法中正确的是(　　)
A.X能使品红溶液褪色
B.操作Ⅰ能够进行,说明硫酸的酸性强于硝酸
C.步骤ⅱ能在铁容器中进行
D.过程中涉及的反应均为氧化还原反应
2.(2024·河南郑州四十七中高一期末)下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是(　　)
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.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物
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反应
3.(2024·湖北云学名校联盟高一联考)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)
序号 实验操作 现象 解释或结论
① 过量的铁粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
② 浓硝酸久置或光照 变黄色 HNO3不稳定,易分解
③ 常温下,铝箔插入稀硝酸中 无现象 铝箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
④ 用玻璃棒蘸取浓硝酸点到蓝色石蕊试纸上 试纸先变红色后褪色 浓硝酸具有酸性和强氧化性
A.①④ B.②③
C.①③④ D.②④
题组2.酸雨及防治　含氮物质的相互转化
4.(2024·河北衡水高一期末)氮及其化合物的价—类二维图如下所示。下列说法正确的是(　　)
A.X可通过加热稀氨水制取
B.从物质类别角度分析,P和Z都属于酸性氧化物
C.将X转化为Q的过程,属于氮的固定
D.3.2 g Cu与10 mol·L-1的Y溶液恰好反应,生成NO、NO2混合气体1.12 L(标准状况),则Y溶液的体积为15 mL
5.(2024·浙江宁波九校高一期末)合成氨及其衍生物工业是化工生产的重要门类,请结合图示判断下列说法正确的是(　　)
A.湿润的淀粉-KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气
B.饱和NaCl溶液中先通入过量CO2再通入过量NH3可以得到固体1
C.1 L气体1、2的混合气与1 L NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质,混合气中二者的体积比为1∶1
D.气体2能与水反应生成HNO3,故气体2是酸性氧化物
6.(2024·陕西咸阳高一期末)如图为氮元素的价—类二维图,箭头表示物质之间可转化,下列说法不正确的是(　　)
A.图中所标转化关系中有5个反应是通过氧化还原反应实现的
B.雷雨天可实现B→C→D→E→F转化
C.A→C的反应是实现人工固氮的重要过程
D.液态A可用作制冷剂
B 级　关键能力提升练
7.(2024·广东茂名七校高一期末)城市污水中含有一定量的N、N,向污水中加入菌体和FeCl3溶液,在菌体的作用下依次发生过程Ⅰ、过程Ⅱ,从而实现N、N的脱除,其过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.在整个过程中N作催化剂
B.“过程Ⅰ”中N作氧化剂
C.“过程Ⅱ”中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
D.若“过程Ⅰ”中N2和N的物质的量之比为1∶1,则氧化剂与还原剂物质的量之比为4∶1
8.(2024·湖北恩施高一期末)氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,某同学用该原理设计实验探究硝酸的制备和性质,装置如图所示(装置内空气均已排尽)。下列说法错误的是(　　)
A.甲装置中的固体也可以是NaOH或CaO
B.装置丁可以起到防倒吸作用
C.理论上装置丙中通入的氨气和氧气物质的量之比为1∶2时可以完全被吸收生成HNO3
D.装置乙中的干燥剂可以为碱石灰
9.(2024·山东济南高一期末)向200 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中缓慢加入铁粉,产生气体的体积随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法错误的是(　　)
A.OA段产生的气体是NO,BC段产生的气体是H2
B.A点溶液中的溶质为Fe2(SO4)3和H2SO4
C.原混合溶液中N的物质的量为0.2 mol
D.原混合溶液中H2SO4的物质的量浓度为1 mol·L-1
10.(2024·山东济宁高一统考)查资料知:一般情况下,不同浓度的硝酸与金属反应,硝酸的浓度越小,还原产物中低价态的成分所占比例越多。如图表示铁与不同浓度硝酸反应时的主要还原产物(N、N2、N2O、NO、NO2)及含量,下列说法错误的是(　　)
A.a、b曲线代表的还原产物分别为N和NO2
B.25.00 mL 12.68 mol·L-1浓硝酸与足量的铁粉完全反应,生成NO和NO2的物质的量之比为1∶1
C.56 g铁粉与足量1.54 mol·L-1稀硝酸完全反应,此反应过程中表现酸性的HNO3的总质量为189 g
D.P点时,生成NO与物质a转移电子的物质的量之比为3∶8
11.(2024·广东深圳高一期末)利用三通阀进行气体的性质探究装置如图所示,先通过旋转阀门连通注射剂2、4收集气体,再进行性质探究实验,下列说法不正确的是(　　)
A.装置4的反应中,硝酸体现出酸性和氧化性
B.旋转阀门连通装置1、2,2中气体颜色不变
C.装置4若换成浓氨水和碱石灰,可进行氨气的性质探究
D.连通装置1、2实验后,装置3中换成NaOH溶液可进行尾气的吸收处理
12.(2024·甘肃庆阳高一期末)某化学学习小组采用下列装置对浓硝酸与木炭的反应进行探究。
请回答下列问题:
(1)检查装置气密性后,将燃烧匙中的木炭在酒精灯上加热至红热状态,立即伸入三颈烧瓶中,并塞紧瓶塞,滴加浓硝酸,可观察到三颈烧瓶中气体的颜色为　　　　,产生该气体的反应的化学方程式是　　　　　　　　。
(2)装置C中盛有足量KI-淀粉溶液,反应一段时间后可观察到C中的现象为　　　　　　　　。
(3)装置B的作用是　　　　　　　　。
(4)装置D中收集到了无色气体,部分同学认为该气体是NO,还有部分同学认为是O2。
①下列对该气体进行检验的方法合适的是　　　　　　(填字母)。
A.敞口观察集气瓶内气体的颜色变化
B.将湿润的蓝色石蕊试纸伸入集气瓶内,观察试纸是否变红
C.将带火星的木条伸入集气瓶中,观察木条是否复燃
②如果集气瓶中收集到的无色气体是氧气,则氧气的来源是　　　　　　　　。
C 级　学科素养拔高练
13.(2024·山东滨州高一期末)图示分析是学习化学的一种重要方法,结合所给图示回答相关问题。
(1)下图是氮及其化合物的价—类二维图部分信息。
①X的化学式为　　　。
②图中关于NO2和HNO3的相互转化,下列说法正确的是　　　(填字母)。
a.由NO2转化为HNO3,实现了氮的固定
b.工业上利用NO2与H2O反应制取HNO3
c.不加入还原剂,也可实现HNO3转化为NO2
d.由硝酸转化成等物质的量的NO2时,消耗碳单质和铜单质的物质的量相同
(2)NO2、NO是大气污染物的主要成分,NH3催化还原氮氧化物是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术,反应原理如图所示。若处理的污染物中NO2与NO的物质的量之比为1∶1,则相应的化学方程式为 　　　　　　　　。
(3)在微生物的作用下实现N→N→N转化,称为硝化过程。在碱性条件下,N被氧气氧化成N的总反应的离子方程式为 　　　　　　　　。
(4)硝酸可用作金属溶解剂。在不同浓度的HNO3-H2O2混合溶液中,金属溶解速率和生成NOx体积的变化如图。据图分析,混合溶液中HNO3的质量分数最佳为　　　%,理由是　 　　　　　　　　。
答案：
1.A　解析 由题意可知,Fe元素化合价升高,故部分硫元素化合价降低,X的化学式应为SO2,SO2具有漂白性能使品红溶液褪色,A正确;操作Ⅰ后得到硝酸,该过程中制取硝酸是利用了硝酸易挥发的性质,无法说明硫酸的酸性强于硝酸,B错误;王水是浓硝酸和浓盐酸体积比为1∶3的混合物,会腐蚀铁容器,步骤ⅱ不能在铁容器中进行,C错误;步骤ⅰ中煅烧绿矾生成的SO3与水生成硫酸的反应,无化合价变化,属于非氧化还原反应,D错误。
2.D　解析 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,推断产生的气体中还一定有O2,A正确;浓硝酸受热易分解,②中的红棕色气体可能是硝酸分解产生,不能说明木炭与浓硝酸发生了反应,B正确;硝酸中N元素化合价为+5价,生成二氧化氮中N元素化合价为+4价,化合价降低,故生成的红棕色气体为还原产物,C正确;③的气体产物中检测出CO2,CO2可能是C和氧气反应生成的产物,D错误。
3.D　解析 过量的铁粉中加入稀硝酸生成Fe2+,加入KSCN溶液时颜色不变,①错误;浓硝酸久置或光照变黄是因为浓硝酸分解产生的NO2溶于浓硝酸,②正确;常温下铝箔遇浓硝酸发生钝化,稀硝酸会使铝箔溶解,③错误;浓硝酸具有酸性和强氧化性,可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,④正确。
4.D　解析 X可通过加热浓氨水制取,不是稀氨水,A错误;从物质类别角度分析,P为五氧化二氮,属于酸性氧化物,Z为二氧化氮或四氧化二氮,不属于酸性氧化物,B错误;氮的固定是游离态变为化合态,X转化为Q的过程不属于氮的固定,C错误;3.2 g Cu(物质的量为0.05 mol)与10 mol·L-1的Y溶液恰好反应,生成NO、NO2混合气体1.12 L(标准状况下气体物质的量为0.05 mol)和0.05 mol硝酸铜,根据氮元素守恒,硝酸物质的量为0.05 mol+0.05 mol×2=0.15 mol,则Y溶液的体积为=0.015 L=15 mL,D正确。
5.C　解析 NH3与O2在催化剂作用下生成气体1,气体1经氧化得到气体2,再被水吸收生成HNO3,则气体1是NO,气体2是NO2,NO2和Br2(g)都具有较强氧化性,均可将KI氧化为I2而使湿润的淀粉-KI试纸变蓝,不能鉴别,A错误。CO2在水中溶解度远小于NH3,饱和NaCl溶液先通入过量NH3,再通入过量CO2可得到NaHCO3晶体,B错误。NO、NO2和NH3在一定条件下转化为对环境无害的物质,则生成N2和H2O,配平可得反应:NO+NO2+2NH32N2+3H2O,故相同条件下NO和NO2的体积比为1∶1,C正确。NO2与水发生反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,该反应是氧化还原反应,而酸性氧化物与水反应生成相应的酸,发生非氧化还原反应,故NO2不是酸性氧化物,D错误。
6.C　解析 由图可知,A是NH3,B是N2,C是NO,D是NO2,E是HNO3,F是硝酸盐,G是NH3·H2O,H是铵盐。图中所标转化关系中,NH3→N2、N2→NO、NO→NO2、NH3→NO、NO2→HNO3是氧化还原反应,A正确;雷雨天,在打雷闪电的条件下,可实现N2→NO、NO→NO2、NO2→HNO3、HNO3转化为硝酸盐,B正确;N2→NH3反应是实现人工固氮的重要过程,C错误;氨气易液化,液态NH3可用作制冷剂,D正确。
7.D　解析 过程Ⅰ发生反应:12Fe3++3N+2H2O12Fe2++N2+N+16H+;过程Ⅱ发生反应:N+NN2↑+2H2O。过程Ⅰ亚硝酸根为生成物,过程Ⅱ亚硝酸根为反应物,A错误;“过程Ⅰ”中铁离子只作氧化剂,铵根离子是还原剂,B错误;“过程Ⅱ”中氧化剂为N,还原剂为N,氮气既是氧化产物又是还原产物,故氧化产物和还原产物物质的量之比为1∶1,C错误;“过程Ⅰ”中N2和N的物质的量之比为1∶1,发生反应:12Fe3++3N+2H2ON2+N+12Fe2++16H+,则氧化剂为Fe3+,还原剂为N,二者物质的量之比为4∶1,D正确。
8.A　解析 甲装置需要提供氨气和氧气,如果甲装置中的固体是NaOH或CaO,只能提供氨气,不能提供氧气,A错误;若发生倒吸,水先进入丁试管中,所以装置丁可以起到防倒吸作用,B正确;根据反应:4NH3+5O24NO+6H2O、4NO+3O2+2H2O4HNO3可知,装置丙中通入的氨气和氧气物质的量之比为1∶2时可以完全被吸收生成HNO3,C正确;乙用于干燥氨气、氧气,可用碱石灰干燥,D正确。
9.D　解析 酸性条件下,氧化性为N>Fe3+>H+。OA段稀硝酸足量,发生反应①Fe+4H++NFe3++NO↑+2H2O;由于Fe3+的氧化性强于H+,AB段发生反应②2Fe3++Fe3Fe2+;BC段Fe与H+发生反应③Fe+2H+Fe2++H2↑。由上述分析知,OA段产生NO,BC段产生H2,A正确;A点N恰好完全反应,溶液中含S,溶质为Fe2(SO4)3和H2SO4,B正确;A点N完全反应,消耗11.2 g Fe(即0.2 mol),结合反应①可知同时消耗0.2 mol N,故原混合溶液中含0.2 mol N,C正确;反应①消耗0.2 mol Fe和0.8 mol H+,反应③消耗0.1 mol Fe和0.2 mol H+,则溶液中硫酸提供的H+为0.8 mol+0.2 mol-0.2 mol=0.8 mol,n(H2SO4)==0.4 mol,故原混合液中c(H2SO4)==2 mol·L-1,D错误。
10.C　解析 一般情况下,不同浓度的硝酸与金属反应,硝酸的浓度越小,还原产物中低价态的成分所占比例越多,结合图像可知,初始a含量较大为铵根离子,后期b含量较大为二氧化氮,故a、b曲线代表的还原产物分别为N和NO2,A正确;由图可知,25.00 mL 12.68 mol·L-1浓硝酸与足量的铁粉完全反应生成等量的NO、NO2,故生成NO和NO2的物质的量之比为1∶1,B正确;56 g铁粉为1 mol,与足量1.54 mol·L-1稀硝酸完全反应生成三价铁,则与铁离子结合的硝酸根离子为3 mol,则此反应过程中与铁反应表现酸性的HNO3的质量为3 mol×63 g·mol-1=189 g,但是反应中还生成硝酸铵,故此反应过程中表现酸性的HNO3的总质量大于189 g,C错误;P点时,生成等量的NO和N,氮元素化合价由+5变为+2生成NO、由+5变为-3得到N,则生成NO与N转移电子的物质的量之比为3∶8,D正确。
11.B　解析 注射器4中稀硝酸与铜反应:3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,硝酸体现出氧化性和酸性,A正确;注射器2中充满NO与注射器1中空气中氧气反应生成红棕色NO2气体,颜色改变,B错误;装置4若换成浓氨水和碱石灰,会生成NH3,故可进行NH3与空气和水反应的性质探究,C正确;连通装置1、2实验后生成NO2气体,装置3中NaOH溶液与NO2反应:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,可进行尾气的吸收处理,D正确。
12.答案 (1)红棕色　C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O
(2)溶液变为蓝色
(3)防倒吸
(4)①AC　②浓硝酸的分解
13.答案 (1)①N2O5　②bc
(2)NO2+NO+2NH32N2+3H2O
(3)N+2O2+2OH-N+3H2O
(4)10.5　溶解速率快,生成NOx的体积小
解析 (1)①图中X为+5价氮的氧化物,则X为N2O5。
②氮的固定是指氮气转化为含氮化合物的过程,由NO2转化为HNO3不是氮的固定,a错误;工业上以氨为原料制备HNO3,发生转化:NH3→NO→NO2→HNO3,b正确;浓硝酸见光或受热分解生成NO2、O2和H2O,可实现HNO3转化为NO2,c正确;浓硝酸与碳或铜反应时,生成等物质的量的NO2时转移电子数相同,根据关系:C~CO2~4e-、Cu~Cu2+~2e-可知,消耗碳单质和铜单质的物质的量之比为1∶2,d错误。
(2)由图可知,反应物为NO2、NO和NH3,生成物为N2和H2O,若NO2与NO的物质的量之比为1∶1,根据得失电子守恒和元素守恒可得:NO2+NO+2NH32N2+3H2O。
(3)在碱性条件下,N被氧气氧化成N,同时还生成H2O,配平可得:N+2O2+2OH-N+3H2O。
(4)由图可知,金属溶解速率最大时,混合溶液中HNO3的质量分数为10.5%,此时生成NOx的体积较小。
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