新教材2023年高中化學(xué)第5章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第2節(jié)氮及其化合物第3課時(shí)硝酸　酸雨及防治提能作業(yè)新人教版必修第二冊(cè)

第五章第2節(jié)第3課時(shí)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)一、選擇題(每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．硝酸泄漏讓人惶恐，但硝酸是重要的工業(yè)試劑，也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中最常用的試劑之一，下列有關(guān)硝酸的說(shuō)法不正確的是(C)A．HNO3和氯水用棕色試劑瓶保存，原理相同B．將分別蘸有濃硝酸和濃氨水的玻璃棒相互靠近時(shí)，有白煙生成C．常溫下鐵和鉑都不溶于濃硝酸，原理相同D．常溫下，向濃HNO3中投入Fe片，不會(huì)產(chǎn)生大量的紅棕色氣體解析：A項(xiàng)，HNO3和氯水中的HClO見(jiàn)光都易分解，都應(yīng)避光保存，正確；B項(xiàng)，濃HNO3和濃氨水都具有揮發(fā)性，HNO3與NH3化合生成白色固體小顆粒NH4NO3，正確；C項(xiàng)，鐵在濃硝酸中鈍化，而Pt與濃硝酸不反應(yīng)，原理不同，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，常溫下，向濃HNO3中投入Fe片，發(fā)生鈍化，不會(huì)產(chǎn)生大量的紅棕色氣體，正確。2．下列污染現(xiàn)象主要與NO2有關(guān)的是(C)A．臭氧空洞 B．水體富營(yíng)養(yǎng)化C．光化學(xué)煙霧 D．溫室效應(yīng)3．光照或受熱時(shí)，觀察到盛濃硝酸的試劑瓶中充滿(mǎn)紅棕色的氣體，據(jù)此現(xiàn)象可知濃硝酸發(fā)生了分解，生成物中有紅棕色的NO2。經(jīng)理論分析，產(chǎn)物中含有H2O和另外一種產(chǎn)物。用以下式子描述這一變化：HNO3eq\o(→,\s\up7(光照或受熱))NO2＋eq\x()＋H2O。eq\x()內(nèi)的物質(zhì)可能是(D)A．N2 B．N2OC．NO D．O2解析：一個(gè)氧化還原反應(yīng)的過(guò)程中化合價(jià)有升必有降，在硝酸的分解產(chǎn)物中已經(jīng)有了化合價(jià)的降低(即硝酸中的氮元素從＋5價(jià)變成了＋4價(jià))，所以一定有化合價(jià)的升高(即氧元素由－2價(jià)升高變成0價(jià))。4．等質(zhì)量的下列物質(zhì)與足量稀硝酸反應(yīng)，放出NO物質(zhì)的量最多的是(A)A．FeO B．Fe2O3C．FeSO4 D．Fe3O4解析：FeO、FeSO4及Fe3O4(可寫(xiě)成Fe2O3·FeO)與稀硝酸反應(yīng)時(shí)均為鐵元素被氧化，且氧化產(chǎn)物均為Fe3＋，還原產(chǎn)物均為NO。等質(zhì)量的還原劑與稀硝酸反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量越多，放出NO的物質(zhì)的量越多，由FeO、FeSO4及Fe3O4的化學(xué)式及鐵元素的化合價(jià)看出等質(zhì)量的三種物質(zhì)參與反應(yīng)時(shí)，F(xiàn)eO轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量最多。Fe2O3與稀硝酸反應(yīng)時(shí)無(wú)NO氣體放出。二、非選擇題5．硝酸是一種具有強(qiáng)氧化性、腐蝕性的強(qiáng)酸，其還原產(chǎn)物因硝酸濃度的不同而變化，總體上說(shuō)，硝酸濃度越高，平均每分子硝酸得到的電子數(shù)越少，濃硝酸的還原產(chǎn)物主要為NO2、稀硝酸的還原產(chǎn)物為NO。實(shí)驗(yàn)室常用Cu與濃HNO3反應(yīng)制取NO2，用Cu與稀HNO3反應(yīng)制取NO。(1)請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室中用Cu與稀HNO3反應(yīng)制取NO的化學(xué)方程式并用雙線(xiàn)橋標(biāo)明電子的轉(zhuǎn)移方向及數(shù)目：4H2O。(2)64gCu與適量的濃HNO3反應(yīng)，銅全部作用后，共收集到22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，反應(yīng)中消耗的HNO3的物質(zhì)的量是D(填序號(hào))。產(chǎn)生的氣體是NO2和NO，其物質(zhì)的量之比是1∶1。A．0.5mol B．1.0molC．2.0mol D．3.0mol(3)實(shí)際上硝酸不僅可被還原為NO2或NO，濃度更低時(shí)硝酸還可以被還原為N2O、N2或NH4NO3等，請(qǐng)將下列3種物質(zhì)：FeSO4、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3分別填入下面對(duì)應(yīng)的橫線(xiàn)上，并配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式。4HNO3＋3FeSO4=Fe(NO3)3＋Fe2(SO4)3＋1NO↑＋2H2O解析：(1)Cu與稀HNO3反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，用雙線(xiàn)橋法表示電子的轉(zhuǎn)移方向及數(shù)目為(2)由題意可知n(Cu)＝1mol，由銅原子個(gè)數(shù)守恒可得n[Cu(NO3)2]＝1mol，由n(NOx)＝eq\f(22.4L,22.4L·mol－1)＝1mol可知，被還原的硝酸的物質(zhì)的量為1mol，表現(xiàn)酸性的硝酸的物質(zhì)的量為2mol，故反應(yīng)共消耗硝酸的物質(zhì)的量為1mol＋2mol＝3mol，則D正確；反應(yīng)消耗Cu的物質(zhì)的量是1mol，失去2mol電子，若還原產(chǎn)物全部為NO2，則其物質(zhì)的量為2mol，若還原產(chǎn)物全部為NO，則其物質(zhì)的量為eq\f(2,3)mol，eq\f(2,3)mol<1mol<2mol，則產(chǎn)生的氣體為NO和NO2；設(shè)NO2物質(zhì)的量為xmol，則NO物質(zhì)的量為(1－x)mol，根據(jù)得失電子守恒，可得x＋3(1－x)＝2，解得x＝0.5，1－x＝0.5，故二者的物質(zhì)的量之比為1∶1。(3)所給物質(zhì)中，HNO3中氮元素化合價(jià)位于最高價(jià)，具有氧化性，能將FeSO4氧化為Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物為NO，根據(jù)得失電子守恒原子守恒，可得發(fā)生的反應(yīng)為4HNO3＋3FeSO4=Fe(NO3)3＋Fe2(SO4)3＋NO↑＋2H2O。6．為研究硝酸的性質(zhì)，某同學(xué)設(shè)計(jì)并完成如圖實(shí)驗(yàn)：室溫下，將鐵片分別置于適量的稀硝酸和濃硝酸中(如圖所示)。(1)氣球的作用是收集產(chǎn)生的氣體，防止污染空氣。(2)A中最終溶液變?yōu)闇\綠色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。(3)B中無(wú)明顯變化，該同學(xué)進(jìn)一步探究如下：假設(shè)①常溫下鐵與濃硝酸不反應(yīng)。假設(shè)②濃硝酸將鐵片表面氧化形成致密的氧化膜，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：將B中的鐵片取出并洗凈后，放入CuSO4溶液中，無(wú)明顯變化，則說(shuō)明假設(shè)①不成立(填“成立”或“不成立”)。解析：(1)Fe與濃硝酸和稀硝酸反應(yīng)分別生成NO2和NO，氮的氧化物屬于有毒氣體，會(huì)污染空氣，要尾氣處理，所以用氣球收集氣體，目的是防止污染空氣。(2)A中溶液最終變成淺綠色，則稀硝酸與Fe反應(yīng)最終生成淺綠色的Fe(NO3)2、NO和H2O，其反應(yīng)的離子方程式為3Fe＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。(3)B中無(wú)明顯變化，因?yàn)镕e在常溫下遇到濃硝酸會(huì)鈍化；將B中的鐵片取出并洗凈后，放入CuSO4溶液中，不反應(yīng)，說(shuō)明Fe的表面生成了氧化膜，因此證明了濃硝酸將鐵片表面氧化形成致密的氧化膜，則假設(shè)①不成立。能力提升一、選擇題(每小題有1個(gè)或2個(gè)選項(xiàng)符合題意)1．某稀溶液中含有4molKNO3和2.5molH2SO4，向其中加入1.5molFe，充分反應(yīng)(已知NOeq\o\al(－,3)被還原為NO)，最終溶液體積為1L。下列說(shuō)法正確的是(AB)A．所得溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝2.75mol·L－1B．所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1C．反應(yīng)后生成NO的體積為33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)D．所得溶液中的溶質(zhì)只有FeSO4解析：此反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步為：Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=Fe3＋＋NO↑＋2H2O141111.5mol5mol4mol由比例關(guān)系得：只有H＋完全反應(yīng)。剩余鐵粉為n(Fe)＝1.5mol－1.25mol＝0.25mol剩余NOeq\o\al(－,3)為：n(NOeq\o\al(－,3))＝4mol－1.25mol＝2.75mol生成n(Fe3＋)＝n(NO)＝1.25mol第二步為：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋1230.251.25mol由比例關(guān)系得：Fe3＋過(guò)量，剩余n(Fe3＋)＝1.25mol－0.5mol＝0.75mol，生成n(Fe2＋)＝0.75mol。所得溶液中c(NOeq\o\al(－,3))＝eq\f(2.75mol,1L)＝2.75mol·L－1，A正確；所得溶液中c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝eq\f(0.75mol,1L)∶eq\f(0.75mol,1L)＝1∶1，B正確；反應(yīng)后生成NO的體積為1.25mol×22.4L·mol－1＝28L，C錯(cuò)誤；反應(yīng)后溶液中有Fe2＋、Fe3＋、K＋、NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)溶液中溶質(zhì)不止FeSO4一種，D錯(cuò)誤。2．下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和解釋或結(jié)論都正確的是(BD)選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象解釋或結(jié)論A過(guò)量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應(yīng)后，滴入KSCN溶液溶液呈紅色稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋B常溫下，F(xiàn)e、Al放入濃HNO3或濃H2SO4中無(wú)明顯現(xiàn)象Fe、Al與濃HNO3或濃H2SO4發(fā)生鈍化CAl箔插入稀HNO3中無(wú)現(xiàn)象Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜D用玻璃棒蘸取濃HNO3點(diǎn)到藍(lán)色石蕊試紙上試紙先變紅后褪色濃HNO3具有酸性和強(qiáng)氧化性解析：稀硝酸與鐵粉反應(yīng)，鐵首先被氧化成Fe3＋，過(guò)量鐵粉將Fe3＋還原，最終得到Fe2＋，滴入KSCN溶液不顯紅色，A錯(cuò)誤；常溫下，F(xiàn)e、Al在濃HNO3或濃H2SO4中發(fā)生鈍化，生成致密的保護(hù)膜阻止了反應(yīng)進(jìn)行，B正確；Al箔能與稀HNO3反應(yīng)放出氣體，C錯(cuò)誤；濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，能使藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色，D正確。3．某實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖所示，則圖③的試管中的現(xiàn)象是(D)A．無(wú)明顯現(xiàn)象，因稀H2SO4不與銅反應(yīng)B．銅片溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體，該氣體遇到空氣不變色C．銅片溶解，放出紅棕色有刺激性氣味的氣體D．銅片溶解，產(chǎn)生無(wú)色氣體，該氣體在試管口變?yōu)榧t棕色解析：生成的Cu(NO3)2在H2SO4的酸性條件下相當(dāng)于又有了HNO3，銅片會(huì)繼續(xù)溶解生成NO。4．下列敘述正確的是(AD)A．FeO與稀硝酸反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)B．常溫下Fe與濃硝酸不反應(yīng)C．銅片與濃硝酸發(fā)生離子反應(yīng)：Cu＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Cu2＋＋NO2↑＋2H2OD．向Fe(NO3)2稀溶液中加入鹽酸發(fā)生反應(yīng)：3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O解析：FeO與稀硝酸反應(yīng)，表現(xiàn)硝酸的氧化性和酸性，因此該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，A項(xiàng)正確；濃硝酸使Fe鈍化屬于氧化還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；離子方程式中電荷和原子不守恒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe2＋被NOeq\o\al(－,3)在H＋條件下氧化，D項(xiàng)正確。5．“三大強(qiáng)酸”包含鹽酸、硝酸和硫酸，都是具備高腐蝕性的強(qiáng)酸。下列它們的性質(zhì)和應(yīng)用的說(shuō)法正確的是(AD)A．在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，再加Cu(NO3)2晶體，銅粉溶解B．向裝有Fe(NO3)2溶液的試管中加入稀硫酸，試管口觀察到紅棕色氣體，說(shuō)明HNO3分解生成NO2C．向溶液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成，再滴加稀硝酸，白色沉淀不溶解，證明溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)D．向Na2S溶液中加入稀硝酸產(chǎn)生淡黃色沉淀解析：銅粉溶解是因?yàn)榧尤隒u(NO3)2后，NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下將Cu氧化；Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸，NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下氧化Fe2＋，同時(shí)NOeq\o\al(－,3)被還原為NO；向溶液中滴加BaCl2溶液有白色沉淀，再加入稀硝酸，白色沉淀不溶解，則沉淀可能是BaSO4，也可能是AgCl等；向Na2S溶液中加入稀硝酸，由于HNO3具有氧化性，將S2－氧化，生成淡黃色S沉淀。二、非選擇題6．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組采用下列裝置，對(duì)濃硝酸與木炭的反應(yīng)進(jìn)行探究(已知：4HNO3eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)檢查裝置氣密性后，將燃燒匙中的木炭在酒精燈上加熱至紅熱狀態(tài)，立即伸入三頸瓶中，并塞緊瓶塞，滴加濃硝酸，可觀察到三頸瓶中氣體的顏色為紅棕色，產(chǎn)生該氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式是C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)裝置C中盛有足量Ba(OH)2溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后可觀察到C中出現(xiàn)白色沉淀，該白色沉淀為BaCO3(寫(xiě)化學(xué)式)。C中的Ba(OH)2溶液不能(填“能”或“不能”)用Ca(OH)2溶液代替，理由是Ca(OH)2溶液中Ca(OH)2的濃度低，NO2、CO2過(guò)量，最終溶液不能形成CaCO3沉淀。(3)裝置B的作用是防倒吸。(4)裝置D中收集到了無(wú)色氣體，部分同學(xué)認(rèn)為是NO，還有部分同學(xué)認(rèn)為是O2。①下列對(duì)該氣體的檢驗(yàn)方法合適的是AC(填字母)。A．敞口觀察集氣瓶?jī)?nèi)氣體的顏色變化B．將潤(rùn)濕的藍(lán)色石蕊試紙伸入集氣瓶?jī)?nèi)，觀察試紙是否變紅C．將帶火星的木條伸入集氣瓶中，觀察木條是否復(fù)燃②如果集氣瓶中收集到的無(wú)色氣體是氧氣，則氧氣的來(lái)源是濃硝酸的分解。解析：(1)裝置A中發(fā)生的是濃硝酸與木炭的反應(yīng)，生成NO2、CO2、H2O，由于NO2為紅棕色氣體，故三頸瓶中的氣體為紅棕色。(2)將NO2、CO2通入Ba(OH)2溶液中分別生成Ba