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课时跟踪检测（十九）硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响
A级—学业水平考试达标练
1．导致下列现象的主要原因与排放氮氧化物无关的是( )
A．酸雨 B．光化学烟雾
C．雾霾 D．温室效应
解析：选D 氮氧化物的排放可以引起酸雨、光化学烟雾、雾霾等，但是不能引起温室效应。
2．有关硝酸化学性质的叙述中正确的是( )
A．硝酸能与Na2CO3、Na2S、Na2SO3等盐反应，产生CO2、H2S和SO2
B．硝酸与FeO反应生成Fe(NO3)2和水，与Fe反应生成Fe(NO3)2和H2
C．浓硝酸、稀硝酸都只能使蓝色石蕊试纸变红
D．浓硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而使之呈黄色
解析：选D HNO3具有强氧化性，与Na2S、Na2SO3反应生成Na2SO4，与FeO反应生成Fe(NO3)3，与Fe反应不产生H2，故A、B错误；浓硝酸使石蕊试纸先变红后褪色，C错误；HNO3不稳定，分解生成的NO2溶于浓硝酸而使之呈黄色，D正确。
3．下列反应中硝酸既表现出氧化性又表现出酸性的是( )
A．氧化铝和硝酸 B．碳和硝酸
C．硫化氢和硝酸 D．铜和浓硝酸
解析：选D A项，Al2O3＋6HNO3===2Al(NO3)3＋3H2O，复分解反应，只表现酸性；B项，碳与硝酸反应仅表现硝酸的氧化性；C项，H2＋HNO3―→↓＋NOx↑＋H2O，HNO3只表现氧化性；D项，C＋4HNO3(浓)===C (NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，HNO3表现了氧化性和酸性。
4．为除去镀在铝表面的铜镀层，可选用的试剂是( )
A．浓H2SO4 B．稀硝酸
C．NaOH溶液 D．浓HNO3
解析：选D 浓H2SO4只有在加热的条件下才能与铜发生反应，且加热的时候也可与铝反应，A错误；稀硝酸既可与铜反应也可与铝反应，B错误；NaOH溶液可与铝反应，但是不能与铜反应，C错误；浓HNO3在常温下能与铜反应，与铝可发生钝化，从而除去铝表面的铜而不溶解铝，D正确。
5．(2018·山东合格考)下列关于氮及其化合物的说法错误的是( )
A．N2化学性质稳定，可用作保护气
B．NO、NO2均为大气污染气体，在大气中可稳定存在
C．可用浓盐酸检测输送NH3的管道是否发生泄漏
D．HNO3具有强氧化性，可溶解铜、银等不活泼金属
解析：选B NO能够与空气中的O2发生反应生成NO2，在大气中不能稳定存在。
6．将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显现象发生，当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色， 同时有气体逸出，该物质是( )
A．Fe2(SO4)3 B．Na2SO4
C．KNO3 D．FeSO4
解析：选C “溶液呈蓝色”说明铜被氧化。A项，在原稀硫酸中已含有H＋，当加入Fe3＋，虽然也可以氧化Cu，但此时并没有气体放出，错误；C项，若加入KNO3(提供了NO)，相当于Cu在稀硝酸的环境中，会被氧化并放出NO气体；B、D项，加入后铜不溶解，错误。
7.如图所示，向一定量的铁粉中加入一定体积12 mol·L－1 的HNO3，加热充分反应后，下列微粒在体系中一定大量存在的是( )
①NO ②Fe3＋ ③H＋ ④NO
⑤NO2
A．① B．①⑤
C．②④⑤ D．①②③⑤
解析：选B 开始反应生成NO2，随反应的进行，硝酸浓度会变低，铁与稀硝酸反应生成NO，硝酸过量时生成Fe3＋，铁过量时生成Fe2＋，若铁粉过量，体系中大量存在NO、Fe2＋、NO2、NO；若HNO3过量，体系中大量存在NO、Fe3＋、H＋、NO2。
8．硝酸铜是一种重要的工业原料，制取硝酸铜现有三种设计方案可供选用：①Cu与稀硝酸反应制取；②Cu与浓硝酸反应制取；③通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取：2Cu＋4HNO3＋O2===2Cu(NO3)2＋2H2O。下列说法正确的是( )
A．制取相同量的硝酸铜需硝酸的量③最多
B．制取相同量的硝酸铜①产生的有毒气体比②多
C．三种方案中硝酸的利用率③>①>②
D．三种方案的反应都可以在铁制容器中进行
解析：选C 有关反应为：
①3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；②Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；③2Cu＋O2＋4HNO3(稀)===2Cu(NO3)2＋2H2O。分析以上三个反应，可以看出：生成相同质量的Cu(NO3)2，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量(或物质的量)不相同，途径②消耗HNO3最多，途径①次之，途径③消耗HNO3最少，A错误；产生的有毒气体②比①多，B错误；通过比较可以看出，生产Cu(NO3)2，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率，C正确；稀HNO3可与铁反应，①、③不能在铁制容器中进行，D错误。
9．下列气体的制备可采用如图装置的是( )
A．铜与浓硝酸反应制NO2
B．铜与稀硝酸反应制NO
C．氯化铵与熟石灰反应制NH3
D．氯化钠与浓硫酸反应制HCl
解析：选B 二氧化氮可以与水反应，氨气和氯化氢均极易溶于水，三者均不能用排水法收集。
10．将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NO的物质的量为0.2 mol
解析：选C 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，反应消耗的HNO3包括起酸的作用和氧化剂作用两部分，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，Cu＋2HNO3(酸)～Cu(NO3)2，HNO3(氧化剂)～NO2(或NO)，作酸用的硝酸为0.2 mol，生成的气体为NO、NO2的混合气体，溶液中有a mol的HNO3过量，则被还原的HNO3为(0.4－a－0.2)mol，即生成的气体的物质的量为(0.4－a－0.2)mol，溶液中的NO由过量的HNO3和Cu(NO3)2中NO组成，为(a＋0.2)mol。
11．将黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下列变化填空：
(1)甲是________，乙是________，丙是________。
(2)混合气体A的主要成分是____________。
(3)丙与溶液D反应的化学方程式是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若将32.0 g 丙跟一定量的D的浓溶液反应，丙消耗完时，共产生13.44 L (标准状况)气体。则所消耗D的物质的量为________。
解析：由反应③可推测单质丙为单质铜，则溶液D中存在硝酸，进一步结合反应①②以及黑色固体单质甲加热至红热，投入黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，得知A为CO2与NO2的混合气体，B为NO，甲为C，乙为浓硝酸。
(4)n(Cu)＝＝0.5 mol，
n(气体)＝＝0.6 mol。
利用氮原子守恒，消耗硝酸的物质的量为n(HNO3)＝2n(Cu)＋n(气体)＝2×0.5 mol＋0.6 mol＝1.6 mol。
答案：(1)C 浓硝酸 Cu (2)CO2和NO2
(3)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (4)1.6 mol
12．在浓硝酸中放入铜片：
(1)反应开始的化学方程式为_______________________________________________。
(2)若铜有剩余，则反应快要结束时的化学方程式是
________________________________________________________________________。
(3)待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若将12.8 g铜跟一定质量的浓硝酸反应，铜耗完后，共产生气体5.6 L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是________。
解析：该题综合了铜跟硝酸反应的多种情况。过量的铜跟浓硝酸反应时，随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐变小，所以反应到后期，主要为铜跟稀硝酸反应；反应停止后，溶液中还有NO，当加入强酸后，H＋跟NO构成硝酸，使铜继续溶解。从定量的角度来看，硝酸跟铜的反应表现了硝酸的酸性和强氧化性，且表现酸性的硝酸的物质的量等于铜的物质的量的2倍[因生成了Cu(NO3)2]，表现氧化性的硝酸的物质的量等于生成气体(NO或NO2)的物质的量，根据原子守恒，可求消耗硝酸的物质的量。
答案：(1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(3)加入稀硫酸后，硫酸电离的H＋与原溶液中的NO又组成了具有强氧化性的稀硝酸，稀硝酸又跟过量的铜反应产生气体 (4)0.65 mol
13．(2018·山东合格考)如图所示为实验室常用装置。回答下列问题：
(1)仪器a的名称为________。
(2)利用二氧化锰与浓盐酸反应制备并收集Cl2时，依次连接装置A、B、C、D、E并加入适当的试剂。装置 B 中饱和食盐水的作用是_________________________；利用装置C干燥 Cl2，选用的试剂是__________； 装置E的作用是_________________________。
(3)利用铜和稀硝酸反应制备并收集 NO 时，连接装置 A、B、E 并加入适当的试剂。A中反应的离子方程式为
________________________________________________________________________，
A中导气管应连接B的____(填“b”或“c”)端。实验过程中观察到A中出现了红棕色，但收集的气体为无色，原因是____________________________________________________
(用化学方程式表示)。
解析：(1)仪器a的名称为分液漏斗。(2)装置B中饱和食盐水的作用是吸收HCl气体；利用装置C干燥Cl2，选用的试剂是浓硫酸；装置E的作用是吸收尾气中的Cl2，防止污染空气。(3)利用铜和稀硝酸反应制备并收集NO时，连接装置A、B、E并加入适当的试剂。A中反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，A中导气管应连接B的c端，利用排水法收集NO。实验过程中观察到A中出现了红棕色，但收集的气体为无色，原因是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
答案：(1)分液漏斗
(2)吸收HCl气体 浓硫酸 吸收尾气中的Cl2，防止污染空气
(3)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O c 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
B级—选考等级考试增分练
1．某元素的单质与足量浓HNO3反应时，参加反应的单质与HNO3的物质的量之比为1∶4，则反应后的产物中，该元素的价态可能为( )
A．＋1 B．＋5
C．＋3 D．＋4
解析：选D HNO3被还原生成NO2。
(1)若为金属单质M：
M＋4HN2e－O3(浓)===M(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
反应后M为＋2价。
(2)若为非金属单质M：
M＋4HN4e－O3(浓)===MO2＋4NO2↑＋2H2O
反应后M为＋4价。
2．足量铜与一定量浓硝酸反应，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：选A 根据得失电子守恒，可以知道铜在反应中失去的电子与O2得到电子的物质的量相等：
n(O2)＝＝0.075 mol，
n(e－)＝4n(O2)＝4×0.075 mol＝0.3 mol，
n(Cu2＋)＝n(e－)＝0.15 mol，
n(NaOH)＝2n(Cu2＋)＝0.3 mol，
则消耗NaOH溶液的体积＝＝0.06 L＝60 mL。
3．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。
请回答下列问题：
(1)设计装置A的目的是_____________________________________________________；
为达到此目的，应进行的操作是_____________________________________________
________________________。
(2)在完成(1)中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是___________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)装置E和F的作用是_____________________________________________________。
(4)装置D的作用是_______________________________________________________。
解析：(1)利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气赶尽，避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰。当观察到装置C中产生白色沉淀时说明CO2已充满装置。(2)铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可以观察到铜丝上有无色气体生成，溶液逐渐变蓝色。(3)将注射器F中的空气推入E中或将E中的无色气体吸入到注射器中会有红棕色NO2生成。(4)NaOH溶液可以吸收氮氧化物防止污染，球形干燥管兼有防倒吸功能。
答案：(1)排尽装置内空气防止干扰 打开K，且打开分液漏斗活塞，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K
(2)铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上方仍为无色，溶液变为蓝色
(3)验证反应生成的无色气体为NO
(4)吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有防倒吸的功能
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