硝酸的性质
训练目标
1.了解稀硝酸的性质和用途。
2.了解浓HNO3的性质和用途。
(10分钟)
1.常温下,下列溶液可以用铝槽车装运的是( )
A.氢氧化钠溶液 B.浓盐酸
C.浓硝酸 D.稀硝酸
答案:C
解析:常温下,浓硝酸可使铝钝化,阻止酸与内部金属继续反应。
2.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价的氮得电子
B.浓硝酸与浓盐酸铵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Fe片,会产生大量的红棕色气体
答案:A
解析:A项,HNO3是一种强氧化性酸,它的氧化性主要是由+5价的N元素
表
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现出来的;B项,王水中浓盐酸与浓硝酸的体积比是3 :1;C项,HNO3是强氧化性酸,和金属反应,一般不产生H2;D项,常温下浓硝酸能使Fe钝化,不会产生大量的红棕色气体。
3.铜粉放入稀硫酸中,加热后无现象,当加入一种盐后,铜粉质量减少,溶液变蓝,同时有气体产生。此盐应是( )
A.KCl B.FeCl3
C.KNO3 D.K2CO3
答案:C
解析:Cu不能与HCl反应,HNO3可以氧化Cu,生成Cu2+且有气体产生,FeCl3与Cu反应无气体放出,故加入的盐应是硝酸盐。
4.已知在稀硝酸中加入铝粉不产生氢气。若在加入铝粉能放出氢气的无色溶液中,分别加入下列各组离子,则可能大量共存的是( )
A.Ca2+、NO
、CO
、Na+
B.Na+、Ba2+、Mg2+、HCO
C.NO
、Cu2+、K+、Cl-
D.NO
、K+、AlO
、OH-
答案:D
解析:加入铝粉能放出氢气的溶液为酸性溶液或强碱性溶液。A项,Ca2+与CO
不能大量共存;B项,HCO
在酸性或强碱性条件下都不能大量存在;C项,溶液无色,Cu2+不能大量存在;D项,在强碱性条件下能大量共存。
5.A、B、C、D、E五种物质中含同一种元素,其相互转化关系如图:
其中A、B、C、D在常温下都是气体,B为红棕色。
(1)写出下列各物质的化学式:
A________ D________。
(2)写出下列反应的离子方程式
B→C____________________________________________________________。
E→C________________________________________________________________________。
答案:(1)N2 NH3
(2)3NO2+H2O===2H++2NO
+NO
3Cu+8H++2NO
===2NO↑+3Cu2++4H2O
(35分钟)
一、选择题(单选)
1.将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是( )
A.反应剧烈程度:两者相同
B.消耗HNO3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
答案:B
解析:相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应时,浓硝酸参与的反应更剧烈,A项错误;铜和浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式分别为①4HNO3(浓)+Cu===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,②8HNO3(稀)+3Cu===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,反应①产生红棕色气体,反应②产生无色气体,C项错误;由于参加反应的铜的质量相同,且两反应中还原剂都是铜,反应后铜的价态又相同,所以反应中转移的电子总数相等,D项错误;1 mol Cu和浓硝酸反应消耗4 mol HNO3,1 mol Cu和稀硝酸反应消耗
mol HNO3,B项正确。
2.如图是制取、净化并测量生成气体体积的装置示意图。利用如图装置进行下表所列实验,能达到实验目的的是( )
选项
a(液体)
b(固体)
c(液体)
A
稀盐酸
锌粒
浓硫酸
B
浓氨水
生石灰
浓硫酸
C
浓硫酸
Cu片
NaOH溶液
D
稀硝酸
Cu片
H2O
答案:A
解析:浓氨水与生石灰反应生成的氨气会与浓硫酸反应;Cu与浓硫酸在常温下不反应;Cu与稀硝酸反应生成的NO气体会被装置中的空气氧化。
3.如图表示Cu与HNO3反应的量的关系,A、B、C、D四点中表示铜与稀硝酸反应中被还原的HNO3与Cu的量的关系的点是( )
答案:A
解析:Cu与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,由化学方程式可知参加反应的HNO3只有
被还原,故被还原的HNO3与Cu的关系为3Cu~2HNO3(被还原)。
4.用以下三种途径制取相同质量的硝酸铜,下列叙述不正确的是( )
①铜与浓硝酸反应 ②铜与稀硝酸反应 ③铜与氧气反应生成氧化铜,氧化铜再与稀硝酸反应
A.对环境造成的危害:③最小
B.所消耗的HNO3的物质的量:①>②>③
C.三种途径所消耗的铜的质量相同
D.铜与浓硝酸反应速率最快,故制取硝酸铜的最佳
方案
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是①
答案:D
解析:铜与浓、稀硝酸反应时,HNO3既体现氧化性,又体现酸性,HNO3与氧化铜反应时,HNO3只体现酸性,所以③消耗的HNO3最少。制取硝酸铜的最佳方案是③。
5.某金属单质与一定浓度的硝酸反应,假定只有一种还原产物。当参加反应的金属与被还原的HNO3的物质的量之比为2 :1时,还原产物可能是( )
A.NO2 B.NO
C.N2O D.N2
答案:C
解析:设反应后金属元素的化合价为n,HNO3的还原产物中氮的化合价为x,则由得失电子守恒得:2×(n-0)=1×(5-x),即x=5-2n。
讨论:①当n=+1时,x=+3,HNO3的还原产物为N2O3;
②当n=+2时,x=+1,HNO3的还原产物为N2O;
③当n=+3时,x=-1,不合理,舍去。
由于金属离子一般不出现+4以及以上的价态,故不再讨论。故本题选C。
6.镁、铝、铁合金投入300 mL HNO3溶液中,金属恰好溶解,分别转化成Mg2+、Al3+和Fe3+;还原产物为NO,在标准状况下体积为6.72 L。在反应后的溶液中加入300 mL某浓度的NaOH溶液,金属阳离子恰好全部沉淀,干燥后测得质量为27.2 g。下列有关推断正确的是( )
A.参加反应的HNO3的物质的量为0.9 mol
B.参加反应的金属的质量为11.9 g
C.HNO3的物质的量浓度为3 mol·L-1
D.NaOH的物质的量浓度为6 mol·L-1
答案:B
解析:标准状况下,6.72 L NO为0.3 mol,则反应中转移的电子为0.9 mol,因参加反应的HNO3一部分生成NO(0.3 mol),另一部分与阳离子形成盐,形成盐的NO
的物质的量与反应中金属失去电子的物质的量相同,即0.9 mol,故参加反应的HNO3为1.2 mol,则HNO3的浓度为1.2 mol÷0.3 L=4 mol·L-1,A、C项错误;生成沉淀消耗的OH-的物质的量与反应中金属失去电子的物质的量相同,即0.9 mol,故参加反应的金属的质量为27.2 g-0.9 mol×17 g·mol-1=11.9 g,B项正确;NaOH的物质的量浓度为0.9 mol÷0.3 L=3 mol·L-1,D项错误。
7.3.2 g铜与过量硝酸(8 mol·L-1,30 mL)充分反应,硝酸的还原产物为NO2和NO,反应后溶液中含a mol H+,则此时溶液中所含NO
的物质的量为( )
A.(0.2+a)mol B.(0.1+a)mol
C.(0.05+a)mol D.a mol
答案:B
解析:反应后溶液中溶质有Cu(NO3)2和HNO3。则n(NO
)=2n(Cu)+n(H+)=(0.1+a)mol。
8.下列金属中,常温下能被浓HNO3溶解的是( )
A.Al B.Ag
C.Fe D.Au
答案:B
解析:常温下浓硝酸能使Fe、Al发生钝化,Au与浓HNO3不反应。故B正确。
9.把加热浓HNO3所得的气体全部收集在一个原来几乎真空的容器中,将这个容器倒立在盛水的水槽里,待作用完毕,容器里的情况是( )
A.不存在任何气体 B.有NO2和O2
C.只有NO D.只有O2
答案:A
解析:方程式:4HNO3
2H2O+4NO2↑+O2↑表明NO2与O2按4 :1体积比都全部转化为HNO3,HNO3极易溶于水。
10.为除去镀在铝表面的铜镀层,可选用的试剂是( )
A.稀硝酸 B.浓硝酸
C.浓硫酸 D.浓盐酸
答案:B
解析:稀硝酸既能溶解铜,也能溶解铝,常温下浓硫酸与铜不发生反应,加热时浓硫酸与铜、铝均能反应(此时钝化膜破坏);浓盐酸不与铜反应;常温下,浓硝酸与铜反应而使铜层溶解,铝钝化而受到保护。
二、非选择题
11.将红热固体单质甲,投入显黄色的溶液乙中,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)气体B是________,蓝色溶液是________。
答案:(1)碳 浓HNO3 Cu (2)NO2和CO2 (3)NO Cu(NO3)2溶液
解析:本题可从蓝色溶液(含Cu2+)和白色沉淀(为CaCO3)逆推,单质丙为Cu,与之反应的溶液为HNO3;上面的气体中含CO2,因该气体是气体A通过水后产生的,故气体B只能是NO,气体A则应为CO2和NO2的混合物,进一步推出红热固体单质甲为碳,显黄色的溶液乙为浓硝酸。
12.为了测定某铜银合金的成分,将30 g合金溶于80 mL 13.5 mol/L的浓硝酸中,待合金完全溶解后,收集到6.72 L(标准状况)气体,并测得溶液中c(H+)=1 mol/L,设反应后溶液体积仍为80 mL。计算:
(1)被还原的硝酸的物质的量;
(2)合金中银的质量分数。
答案:(1)0.3 mol
(2)36%
解析:浓HNO3与合金反应后c(H+)=1 mol/L,说明硝酸过量且浓HNO3变成了稀HNO3因此产生的气体是NO和NO2的混合气体。根据N守恒知:被还原的HNO3的物质的量等于NO和NO2物质的量之和,可首先计算出参加反应的HNO3,扣除被还原的HNO3即可求出与Ag+、Cu2+形成盐的NO
的物质的量,然后列式求解。