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2022届高考化学一轮复习规范练13氮及其化合物含解析新人教版202104211180
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这是一份2022届高考化学一轮复习规范练13氮及其化合物含解析新人教版202104211180，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法正确的是( )。
A.CO、NO、NO2都是大气污染物,在空气中都能稳定存在
B.NO可用于某些疾病的治疗
C.NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象
D.汽车尾气的主要污染成分包括NO、CO和N2
答案:B
解析:NO易被氧化为NO2;NO2通入溶液中生成HNO3,HNO3能把Fe2+氧化成Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色;N2不是污染物。
2.下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )。
A.使石蕊溶液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
答案:B
解析:使石蕊变红,只能说明硝酸具有酸性,不能说明硝酸具有氧化性,A错误;与铜反应生成Cu(NO3)2和NO气体,生成硝酸铜表现酸性,生成NO表现硝酸的氧化性,B正确;与Na2CO3反应放出CO2气体生成NaNO3,说明硝酸的酸性比碳酸的酸性强,不发生氧化还原反应,不能说明硝酸具有氧化性,C错误;与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2,只表现硝酸的氧化性,不表现酸性,D错误。
3.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )。
A.①②B.③④C.②③④D.②④
答案:D
解析:①中稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量铁粉将Fe3+还原,最终得到Fe2+,滴入KSCN溶液不显红色;②中浓硝酸变黄色的原因是硝酸分解生成的二氧化氮溶于硝酸所致;③中Al箔能与稀硝酸反应放出气体;④中变红表现酸性,而褪色表现的是强氧化性。综上所述,D项正确。
4.将O2和NH3的混合气体448 mL通过加热的三氧化二铬,充分反应后,再通过足量的水,最终收集到44.8 mL气体。原混合气体中O2的体积可能是(假设氨全部被氧化;气体体积均已换算成标准状况)( )。
①231.5 mL ②268.8 mL ③287.5 mL ④313.6 mL
A.①③B.③④C.①④D.②③
答案:B
解析:O2和NH3发生反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,充分反应后,再通入足量的水,发生反应4NO+3O2+2H2O4HNO3。若最后剩余的44.8mL气体是NO,设原混合气中V(NH3)=xmL,则V(O2)=(448-x)mL,第1个反应中消耗的V(O2)=54xmL,生成的V(NO)=V(NH3)=xmL,第2个反应中消耗的V(O2)=34(x-44.8)mL,故54xmL+34(x-44.8)mL=(448-x)mL,解得:x=160.5,则原混合气体中V(O2)=(448-x)mL=(448-160.5)mL=287.5mL。
若最后剩余的44.8mL气体是O2,设原混合气体中V(NH3)=ymL,则V(O2)=(448-y)mL,两个反应共消耗的V(O2)=54ymL+34ymL=2ymL,则448-y-2y=44.8,解得:y=134.4,原混合气体中V(O2)=(448-134.4)mL=313.6mL。
5.将5.6 g铁投入浓硝酸中,产生红棕色气体A,把所得溶液减压蒸干,得到20 g Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物,将该固体在高温下加热,得到红褐色的Fe2O3和气体B,A、B气体混合通入足量水中,在标准状况下剩余气体的体积为( )。
A.1 120 mLB.2 240 mL
C.336 mLD.4 480 mL
答案:B
解析:因最后气体为NO,设其物质的量为xml,根据守恒思想,计算时抓住反应的始末态即可。反应物可看作Fe、HNO3和水,最终生成物是Fe2O3和NO,根据得失电子守恒可得:5.6g÷56g·ml-1×(3-0)=xml×(5-2),解得x=0.1,故剩余气体在标准状况下的体积为0.1ml×22.4L·ml-1=2.24L=2240mL。
6.“绿色化学”实验已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是( )。
①实验室中收集氨气采用图甲所示装置
②实验室中做氯气与钠反应的实验时采用图乙所示装置
③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验
④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A.②③④B.①②③C.①②④D.①③④
答案:C
解析:因为氨气的密度比空气的小,实验室用向下排空气法收集氨气,氨气溶于水呈弱碱性,可以使滴有酚酞的水变红,①符合“绿色化学”;氯气有毒,与钠反应后,多余的氯气被碱液吸收,②符合“绿色化学”;铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒,一氧化氮可以用气球收集,④符合“绿色化学”;浓盐酸和浓氨水都易挥发,③不符合“绿色化学”。
7.(2020全国Ⅲ)喷泉实验装置如右图所示。应用下列各组气体-溶液,能出现喷泉现象的是( )。
答案:B
解析:本题考查了喷泉实验的形成条件判断。从原理上来说,只要是圆底烧瓶内的压强小于外界压强即可形成喷泉。H2S为酸性气体,在稀盐酸中的溶解度较小,A项不能形成喷泉;HCl气体与稀氨水反应后,圆底烧瓶内压强减小,B项极易形成喷泉;NO气体难溶于稀硫酸,且与稀硫酸不反应,C项不能形成喷泉;CO2气体在饱和碳酸氢钠溶液中的溶解度很小,D项不能形成喷泉。
8.用下图装置制取、提纯并收集下表中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是( )。
答案:C
解析:NO2与NaOH反应,达不到提纯的目的,收集不到NO2,A项错误;稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在石灰石表面阻止硫酸与碳酸钙进一步反应,B项错误;二氧化锰作催化剂分解过氧化氢,生成的氧气可以用浓硫酸干燥,氧气的密度比空气的大,可以用该装置收集,C项正确;氨气的密度比空气小,收集装置中应该短管进气长管出气,D项错误。
9.在1 L溶液中含有Fe(NO3)3和H2SO4两种溶质,其浓度分别为0.2 ml·L-1和1.5 ml·L-1,现向该溶液中加入39.2 g铁粉使其充分反应,下列有关说法正确的是( )。
A.反应后溶液中Fe3+物质的量为0.8 ml
B.反应后产生13.44 L H2(标准状况)
C.反应后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之和为0.9 ml
D.由于氧化性Fe3+>H+,故反应中先没有气体产生后产生气体
答案:C
解析:Fe(NO3)3和H2SO4的物质的量分别为0.2ml、1.5ml,n(Fe)=39.2g56g·ml-1=0.7ml,氧化性为HNO3>Fe3+>H+,则Fe先与HNO3反应:Fe+4H++NO3-Fe3++NO↑+2H2O,再发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+。反应开始便有气体生成,D项错误。结合有关量,依据离子方程式知:Fe完全反应,没有剩余,溶液中存在0.6mlFe3+、0.3mlFe2+,A项错误,C项正确;因硝酸具有强氧化性,溶液中不发生反应:Fe+2H+Fe2++H2↑,故没有氢气生成,B项错误。
10.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份,向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被还原为NO气体),向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析错误的是( )。
A.AB段的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+
B.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
C.混合酸中NO3-的物质的量为0.4 ml
D.混合酸中H2SO4的浓度为5 ml·L-1
答案:D
解析:由题图可知,OA段发生的反应为Fe+NO3-+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↑,故A项正确;根据题图可知NO3-全部被还原,因为溶液中有硫酸根离子,并且铁单质全部转化为亚铁离子,所以溶液中最终溶质为FeSO4,故B项正确;OA段发生的反应为Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O,硝酸全部反应,故一份混合液中n(NO3-)=n(Fe)=11.2g56g·ml-1=0.2ml,则原混合酸中NO3-物质的量为2×0.2ml=0.4ml,故C项正确;第二份混合液反应消耗22.4g铁,物质的量为0.4ml,所有的铁都在硫酸亚铁中,根据硫酸根离子守恒,所以每份含硫酸0.4ml,则原混合酸中H2SO4物质的量为0.4ml×2=0.8ml,原混合溶液中硫酸浓度为·L-1,故D项错误。
二、非选择题(本题共3个小题,共50分)
11.(16分)一定条件下,含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题:
(1)氮的原子结构示意图为 。
(2)图中属于“氮的固定”的是 (填字母,下同);转化过程中发生非氧化还原反应的是 。
(3)若“反应h”是在NO2与H2O的作用下实现,则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。
(4)若“反应i”是在酸性条件下由NO3-与Zn的作用实现,则该反应的离子方程式为 。
答案:(1) (2)k和c a和l (3)2∶1
(4)4Zn+2NO3-+10H+4Zn2++N2O↑+5H2O
解析:(1)N位于第二周期第ⅤA族,其原子结构示意图为。
(2)氮的固定是游离态的氮转化成为化合态的氮,根据循环图可知,属于氮的固定的是k和c;发生非氧化还原反应,说明反应前后各元素化合价没有发生变化,则属于非氧化还原反应的是a和l。
(3)反应h的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化产物是HNO3,还原产物是NO,因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
(4)根据信息,Zn+H++NO3-Zn2++N2O↑+H2O,根据电荷守恒、得失电子守恒以及原子守恒得离子方程式为4Zn+2NO3-+10H+4Zn2++N2O↑+5H2O。
12.(16分)喷泉是一种常见的自然现象,其产生原因通常是装置内外存在压强差。
(1)图a所示为化学教学中所用的喷泉实验装置,在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是 。
A.HCl和H2OB.O2和H2O
C.NH3和H2OD.CO2和NaOH溶液
(2)某学生积极思考产生喷泉的其他办法,并设计了如图b所示装置。
①在图b锥形瓶中分别加入足量下列物质,反应后可能产生喷泉的是 。
A.Cu与稀盐酸
B.NaHCO3与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸
D.NH4HCO3与稀盐酸
②在锥形瓶外放一水槽,瓶中加入酒精,水槽中加入冷水后,再加入足量的下列物质,结果也产生了喷泉,水槽中加入的物质可以是 。
A.浓硫酸B.食盐
C.硝酸钾D.硫酸铜
这种方法产生喷泉的原理是 。
③比较图a和图b两套装置,从产生喷泉的原理来分析,图a是 (填“增大”或“减小”,下同)上部烧瓶内的气体压强;图b是 下部锥形瓶内的气体压强。
答案:(1)B (2)①D ②A 浓硫酸溶于水放热,温度升高,酒精加快挥发,锥形瓶内气压增大 ③减小 增大
解析:(1)图a装置中形成喷泉的条件是烧瓶中的气压变小。HCl易溶于H2O,所以能使烧瓶中的气体迅速减少,能形成喷泉;O2不易溶于H2O,所以不能使烧瓶中的气体减少,不能形成喷泉;NH3易溶于H2O,所以能使烧瓶中的气体迅速减少,能形成喷泉;CO2和NaOH溶液能迅速反应,能导致烧瓶中的气体减少,所以能形成喷泉。
(2)①图b是在锥形瓶中加入的物质能导致锥形瓶中气压变大而形成喷泉。Cu与稀盐酸不反应,所以不能导致锥形瓶中的气压变大,A项错误;NaHCO3与NaOH溶液反应不生成气体,不能导致锥形瓶中的气压变大,B项错误;CaCO3与稀硫酸生成的硫酸钙微溶于水,阻止反应进一步发生,生成二氧化碳比较少,导致锥形瓶中的气压变化不大,不能形成喷泉,C项错误;NH4HCO3与稀盐酸反应生成大量气体,导致锥形瓶中的气压变大,所以能形成喷泉,D项正确。②在图b锥形瓶外放一水槽,瓶中加入酒精,水槽中加入冷水后,再加入足量的物质,结果也产生了喷泉,根据产生喷泉的原理必须要求水槽中加入的物质能使锥形瓶中的温度明显升高;浓硫酸溶于水放出大量的热使酒精挥发产生大量酒精蒸气,使锥形瓶内压强大大增加;食盐、硝酸钾、硫酸铜溶于水不会使水温明显升高,所以不能形成喷泉。③图a和图b两套装置,均产生压强差形成喷泉,图a是减小上部烧瓶内气体压强,而图b是增大下部锥形瓶内气体压强。
13.(18分)甲、乙两同学用下图所示装置进行实验,探究硝酸与铁反应的产物。
文献记载:ⅰ.在浓硝酸和活泼金属反应过程中,随着硝酸浓度的降低,其生成的产物有+4、+2、-3价等氮的化合物。
ⅱ.FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色)(ΔH<0)。
ⅲ.NO2和NO都能被KMnO4氧化吸收。
甲的实验操作和现象记录如下:
请回答下列问题:
(1)滴入浓硝酸,加热前没有明显现象的原因是 。
(2)检验是否生成-3价氮的化合物,应进行的实验操作是 。
(3)甲取少量B中溶液,加热,实验现象是 。
请用平衡移动原理解释原因: 。甲依据该现象得出的结论是A中有NO生成。
(4)乙认为甲得出A中有NO生成的证据不足。为获取充足的证据,乙仍采用该装置和操作进行对照实验,乙做出的改变是 ,证明有NO生成的实验现象是 。
(5)证明A中溶液是否含有Fe2+和Fe3+,选择的药品是 (填字母)。
a.铁粉b.溴水
c.铁氰化钾溶液d.硫氰化钾溶液
答案:(1)常温时,铁遇浓硝酸形成致密氧化膜,阻止反应进一步发生(答“钝化”也可)
(2)取少量反应后A中溶液于试管中,向其中加入足量浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,若试纸变蓝,则A中生成NH4+
(3)棕色溶液颜色变浅(或绿),有无色气体逸出,且在空气中变为红棕色 FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色)的正反应为放热反应,加热后,平衡向逆反应方向移动
(4)浓硝酸换成稀硝酸 A中没有红棕色气体生成,B中溶液变为棕色
(5)cd
解析:(1)常温下,铁遇浓硝酸发生“钝化”。(2)-3价氮的化合物是NH3或铵盐,而此反应的环境呈酸性,故-3价氮的化合物是硝酸铵,可利用NH4+与OH-共热产生NH3的性质检验。(3)B中发生反应FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色),加热后,上述平衡逆向移动,无色气体NO逸出,在空气中变为红棕色,而溶液颜色变浅或变成浅绿色。(4)NO2与水反应生成NO,故可把浓硝酸换成稀硝酸,若A中无红棕色气体生成,但B中溶液变为棕色,可证明A中有NO生成。(5)用铁氰化钾溶液检验Fe2+,生成蓝色沉淀;用硫氰化钾溶液检验Fe3+,溶液变成红色,故选c、d。序号
实验操作
现象
解释或结论
①
过量的Fe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
Al箔插入稀硝酸中
无现象
Al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
选项
气体
溶液
A
H2S
稀盐酸
B
HCl
稀氨水
C
NO
稀硫酸
D
CO2
饱和NaHCO3溶液
选项
气体
a
b
c
A
NO2
浓硝酸
铜片
NaOH溶液
B
CO2
稀硫酸
石灰石
饱和NaHCO3溶液
C
O2
H2O2溶液
二氧化锰
浓硫酸
D
NH3
浓氨水
生石灰
碱石灰
实验操作
实验现象
打开弹簧夹,通入一段时间CO2,关闭弹簧夹
—
打开分液漏斗活塞,将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中,关闭活塞
无明显现象
加热烧瓶,反应开始后停止加热
①A中有红棕色气体产生,一段时间后,气体颜色逐渐变浅;B中溶液变棕色;C中溶液紫色变浅
②反应停止后,A中无固体剩余
一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列说法正确的是( )。
A.CO、NO、NO2都是大气污染物,在空气中都能稳定存在
B.NO可用于某些疾病的治疗
C.NO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象
D.汽车尾气的主要污染成分包括NO、CO和N2
答案:B
解析:NO易被氧化为NO2;NO2通入溶液中生成HNO3,HNO3能把Fe2+氧化成Fe3+,溶液由浅绿色变成棕黄色;N2不是污染物。
2.下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )。
A.使石蕊溶液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
答案:B
解析:使石蕊变红,只能说明硝酸具有酸性,不能说明硝酸具有氧化性,A错误;与铜反应生成Cu(NO3)2和NO气体,生成硝酸铜表现酸性,生成NO表现硝酸的氧化性,B正确;与Na2CO3反应放出CO2气体生成NaNO3,说明硝酸的酸性比碳酸的酸性强,不发生氧化还原反应,不能说明硝酸具有氧化性,C错误;与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2,只表现硝酸的氧化性,不表现酸性,D错误。
3.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )。
A.①②B.③④C.②③④D.②④
答案:D
解析:①中稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量铁粉将Fe3+还原,最终得到Fe2+,滴入KSCN溶液不显红色;②中浓硝酸变黄色的原因是硝酸分解生成的二氧化氮溶于硝酸所致;③中Al箔能与稀硝酸反应放出气体;④中变红表现酸性,而褪色表现的是强氧化性。综上所述,D项正确。
4.将O2和NH3的混合气体448 mL通过加热的三氧化二铬,充分反应后,再通过足量的水,最终收集到44.8 mL气体。原混合气体中O2的体积可能是(假设氨全部被氧化;气体体积均已换算成标准状况)( )。
①231.5 mL ②268.8 mL ③287.5 mL ④313.6 mL
A.①③B.③④C.①④D.②③
答案:B
解析:O2和NH3发生反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,充分反应后,再通入足量的水,发生反应4NO+3O2+2H2O4HNO3。若最后剩余的44.8mL气体是NO,设原混合气中V(NH3)=xmL,则V(O2)=(448-x)mL,第1个反应中消耗的V(O2)=54xmL,生成的V(NO)=V(NH3)=xmL,第2个反应中消耗的V(O2)=34(x-44.8)mL,故54xmL+34(x-44.8)mL=(448-x)mL,解得:x=160.5,则原混合气体中V(O2)=(448-x)mL=(448-160.5)mL=287.5mL。
若最后剩余的44.8mL气体是O2,设原混合气体中V(NH3)=ymL,则V(O2)=(448-y)mL,两个反应共消耗的V(O2)=54ymL+34ymL=2ymL,则448-y-2y=44.8,解得:y=134.4,原混合气体中V(O2)=(448-134.4)mL=313.6mL。
5.将5.6 g铁投入浓硝酸中,产生红棕色气体A,把所得溶液减压蒸干,得到20 g Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的混合物,将该固体在高温下加热,得到红褐色的Fe2O3和气体B,A、B气体混合通入足量水中,在标准状况下剩余气体的体积为( )。
A.1 120 mLB.2 240 mL
C.336 mLD.4 480 mL
答案:B
解析:因最后气体为NO,设其物质的量为xml,根据守恒思想,计算时抓住反应的始末态即可。反应物可看作Fe、HNO3和水,最终生成物是Fe2O3和NO,根据得失电子守恒可得:5.6g÷56g·ml-1×(3-0)=xml×(5-2),解得x=0.1,故剩余气体在标准状况下的体积为0.1ml×22.4L·ml-1=2.24L=2240mL。
6.“绿色化学”实验已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是( )。
①实验室中收集氨气采用图甲所示装置
②实验室中做氯气与钠反应的实验时采用图乙所示装置
③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验
④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应
A.②③④B.①②③C.①②④D.①③④
答案:C
解析:因为氨气的密度比空气的小,实验室用向下排空气法收集氨气,氨气溶于水呈弱碱性,可以使滴有酚酞的水变红,①符合“绿色化学”;氯气有毒,与钠反应后,多余的氯气被碱液吸收,②符合“绿色化学”;铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒,一氧化氮可以用气球收集,④符合“绿色化学”;浓盐酸和浓氨水都易挥发,③不符合“绿色化学”。
7.(2020全国Ⅲ)喷泉实验装置如右图所示。应用下列各组气体-溶液,能出现喷泉现象的是( )。
答案:B
解析:本题考查了喷泉实验的形成条件判断。从原理上来说,只要是圆底烧瓶内的压强小于外界压强即可形成喷泉。H2S为酸性气体,在稀盐酸中的溶解度较小,A项不能形成喷泉;HCl气体与稀氨水反应后,圆底烧瓶内压强减小,B项极易形成喷泉;NO气体难溶于稀硫酸,且与稀硫酸不反应,C项不能形成喷泉;CO2气体在饱和碳酸氢钠溶液中的溶解度很小,D项不能形成喷泉。
8.用下图装置制取、提纯并收集下表中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是( )。
答案:C
解析:NO2与NaOH反应,达不到提纯的目的,收集不到NO2,A项错误;稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水,会覆盖在石灰石表面阻止硫酸与碳酸钙进一步反应,B项错误;二氧化锰作催化剂分解过氧化氢,生成的氧气可以用浓硫酸干燥,氧气的密度比空气的大,可以用该装置收集,C项正确;氨气的密度比空气小,收集装置中应该短管进气长管出气,D项错误。
9.在1 L溶液中含有Fe(NO3)3和H2SO4两种溶质,其浓度分别为0.2 ml·L-1和1.5 ml·L-1,现向该溶液中加入39.2 g铁粉使其充分反应,下列有关说法正确的是( )。
A.反应后溶液中Fe3+物质的量为0.8 ml
B.反应后产生13.44 L H2(标准状况)
C.反应后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之和为0.9 ml
D.由于氧化性Fe3+>H+,故反应中先没有气体产生后产生气体
答案:C
解析:Fe(NO3)3和H2SO4的物质的量分别为0.2ml、1.5ml,n(Fe)=39.2g56g·ml-1=0.7ml,氧化性为HNO3>Fe3+>H+,则Fe先与HNO3反应:Fe+4H++NO3-Fe3++NO↑+2H2O,再发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+。反应开始便有气体生成,D项错误。结合有关量,依据离子方程式知:Fe完全反应,没有剩余,溶液中存在0.6mlFe3+、0.3mlFe2+,A项错误,C项正确;因硝酸具有强氧化性,溶液中不发生反应:Fe+2H+Fe2++H2↑,故没有氢气生成,B项错误。
10.某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL,平均分成两份,向其中一份中逐渐加入铜粉,最多能溶解19.2 g(已知硝酸只被还原为NO气体),向另一份中逐渐加入铁粉,产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析错误的是( )。
A.AB段的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+
B.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
C.混合酸中NO3-的物质的量为0.4 ml
D.混合酸中H2SO4的浓度为5 ml·L-1
答案:D
解析:由题图可知,OA段发生的反应为Fe+NO3-+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↑,故A项正确;根据题图可知NO3-全部被还原,因为溶液中有硫酸根离子,并且铁单质全部转化为亚铁离子,所以溶液中最终溶质为FeSO4,故B项正确;OA段发生的反应为Fe+NO3-+4H+Fe3++NO↑+2H2O,硝酸全部反应,故一份混合液中n(NO3-)=n(Fe)=11.2g56g·ml-1=0.2ml,则原混合酸中NO3-物质的量为2×0.2ml=0.4ml,故C项正确;第二份混合液反应消耗22.4g铁,物质的量为0.4ml,所有的铁都在硫酸亚铁中,根据硫酸根离子守恒,所以每份含硫酸0.4ml,则原混合酸中H2SO4物质的量为0.4ml×2=0.8ml,原混合溶液中硫酸浓度为·L-1,故D项错误。
二、非选择题(本题共3个小题,共50分)
11.(16分)一定条件下,含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题:
(1)氮的原子结构示意图为 。
(2)图中属于“氮的固定”的是 (填字母,下同);转化过程中发生非氧化还原反应的是 。
(3)若“反应h”是在NO2与H2O的作用下实现,则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。
(4)若“反应i”是在酸性条件下由NO3-与Zn的作用实现,则该反应的离子方程式为 。
答案:(1) (2)k和c a和l (3)2∶1
(4)4Zn+2NO3-+10H+4Zn2++N2O↑+5H2O
解析:(1)N位于第二周期第ⅤA族,其原子结构示意图为。
(2)氮的固定是游离态的氮转化成为化合态的氮,根据循环图可知,属于氮的固定的是k和c;发生非氧化还原反应,说明反应前后各元素化合价没有发生变化,则属于非氧化还原反应的是a和l。
(3)反应h的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化产物是HNO3,还原产物是NO,因此氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。
(4)根据信息,Zn+H++NO3-Zn2++N2O↑+H2O,根据电荷守恒、得失电子守恒以及原子守恒得离子方程式为4Zn+2NO3-+10H+4Zn2++N2O↑+5H2O。
12.(16分)喷泉是一种常见的自然现象,其产生原因通常是装置内外存在压强差。
(1)图a所示为化学教学中所用的喷泉实验装置,在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是 。
A.HCl和H2OB.O2和H2O
C.NH3和H2OD.CO2和NaOH溶液
(2)某学生积极思考产生喷泉的其他办法,并设计了如图b所示装置。
①在图b锥形瓶中分别加入足量下列物质,反应后可能产生喷泉的是 。
A.Cu与稀盐酸
B.NaHCO3与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸
D.NH4HCO3与稀盐酸
②在锥形瓶外放一水槽,瓶中加入酒精,水槽中加入冷水后,再加入足量的下列物质,结果也产生了喷泉,水槽中加入的物质可以是 。
A.浓硫酸B.食盐
C.硝酸钾D.硫酸铜
这种方法产生喷泉的原理是 。
③比较图a和图b两套装置,从产生喷泉的原理来分析,图a是 (填“增大”或“减小”,下同)上部烧瓶内的气体压强;图b是 下部锥形瓶内的气体压强。
答案:(1)B (2)①D ②A 浓硫酸溶于水放热,温度升高,酒精加快挥发,锥形瓶内气压增大 ③减小 增大
解析:(1)图a装置中形成喷泉的条件是烧瓶中的气压变小。HCl易溶于H2O,所以能使烧瓶中的气体迅速减少,能形成喷泉;O2不易溶于H2O,所以不能使烧瓶中的气体减少,不能形成喷泉;NH3易溶于H2O,所以能使烧瓶中的气体迅速减少,能形成喷泉;CO2和NaOH溶液能迅速反应,能导致烧瓶中的气体减少,所以能形成喷泉。
(2)①图b是在锥形瓶中加入的物质能导致锥形瓶中气压变大而形成喷泉。Cu与稀盐酸不反应,所以不能导致锥形瓶中的气压变大,A项错误;NaHCO3与NaOH溶液反应不生成气体,不能导致锥形瓶中的气压变大,B项错误;CaCO3与稀硫酸生成的硫酸钙微溶于水,阻止反应进一步发生,生成二氧化碳比较少,导致锥形瓶中的气压变化不大,不能形成喷泉,C项错误;NH4HCO3与稀盐酸反应生成大量气体,导致锥形瓶中的气压变大,所以能形成喷泉,D项正确。②在图b锥形瓶外放一水槽,瓶中加入酒精,水槽中加入冷水后,再加入足量的物质,结果也产生了喷泉,根据产生喷泉的原理必须要求水槽中加入的物质能使锥形瓶中的温度明显升高;浓硫酸溶于水放出大量的热使酒精挥发产生大量酒精蒸气,使锥形瓶内压强大大增加;食盐、硝酸钾、硫酸铜溶于水不会使水温明显升高,所以不能形成喷泉。③图a和图b两套装置,均产生压强差形成喷泉,图a是减小上部烧瓶内气体压强,而图b是增大下部锥形瓶内气体压强。
13.(18分)甲、乙两同学用下图所示装置进行实验,探究硝酸与铁反应的产物。
文献记载:ⅰ.在浓硝酸和活泼金属反应过程中,随着硝酸浓度的降低,其生成的产物有+4、+2、-3价等氮的化合物。
ⅱ.FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色)(ΔH<0)。
ⅲ.NO2和NO都能被KMnO4氧化吸收。
甲的实验操作和现象记录如下:
请回答下列问题:
(1)滴入浓硝酸,加热前没有明显现象的原因是 。
(2)检验是否生成-3价氮的化合物,应进行的实验操作是 。
(3)甲取少量B中溶液,加热,实验现象是 。
请用平衡移动原理解释原因: 。甲依据该现象得出的结论是A中有NO生成。
(4)乙认为甲得出A中有NO生成的证据不足。为获取充足的证据,乙仍采用该装置和操作进行对照实验,乙做出的改变是 ,证明有NO生成的实验现象是 。
(5)证明A中溶液是否含有Fe2+和Fe3+,选择的药品是 (填字母)。
a.铁粉b.溴水
c.铁氰化钾溶液d.硫氰化钾溶液
答案:(1)常温时,铁遇浓硝酸形成致密氧化膜,阻止反应进一步发生(答“钝化”也可)
(2)取少量反应后A中溶液于试管中,向其中加入足量浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,若试纸变蓝,则A中生成NH4+
(3)棕色溶液颜色变浅(或绿),有无色气体逸出,且在空气中变为红棕色 FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色)的正反应为放热反应,加热后,平衡向逆反应方向移动
(4)浓硝酸换成稀硝酸 A中没有红棕色气体生成,B中溶液变为棕色
(5)cd
解析:(1)常温下,铁遇浓硝酸发生“钝化”。(2)-3价氮的化合物是NH3或铵盐,而此反应的环境呈酸性,故-3价氮的化合物是硝酸铵,可利用NH4+与OH-共热产生NH3的性质检验。(3)B中发生反应FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色),加热后,上述平衡逆向移动,无色气体NO逸出,在空气中变为红棕色,而溶液颜色变浅或变成浅绿色。(4)NO2与水反应生成NO,故可把浓硝酸换成稀硝酸,若A中无红棕色气体生成,但B中溶液变为棕色,可证明A中有NO生成。(5)用铁氰化钾溶液检验Fe2+,生成蓝色沉淀;用硫氰化钾溶液检验Fe3+,溶液变成红色,故选c、d。序号
实验操作
现象
解释或结论
①
过量的Fe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
Al箔插入稀硝酸中
无现象
Al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
选项
气体
溶液
A
H2S
稀盐酸
B
HCl
稀氨水
C
NO
稀硫酸
D
CO2
饱和NaHCO3溶液
选项
气体
a
b
c
A
NO2
浓硝酸
铜片
NaOH溶液
B
CO2
稀硫酸
石灰石
饱和NaHCO3溶液
C
O2
H2O2溶液
二氧化锰
浓硫酸
D
NH3
浓氨水
生石灰
碱石灰
实验操作
实验现象
打开弹簧夹,通入一段时间CO2,关闭弹簧夹
—
打开分液漏斗活塞,将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中,关闭活塞
无明显现象
加热烧瓶,反应开始后停止加热
①A中有红棕色气体产生,一段时间后,气体颜色逐渐变浅;B中溶液变棕色;C中溶液紫色变浅
②反应停止后,A中无固体剩余
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