高中化学氨气的制备、金属与硝酸反应练习题

高中化学氨气的制备、金属与硝酸反应练习题

1．(2019·濮阳检测)下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验，其中能达到实验目的的是( )

A ．用装置甲制备氨气

B ．用装置乙除去氨气中的少量水

C ．用装置丙收集氨气

D ．用装置丁吸收多余的氨气

解析：选D A 项，加热固体，试管口应略向下倾斜，错误；B 项，NH 3是碱性气体，不能用浓硫酸干燥，错误；C 项，用胶塞堵住集气瓶口，空气排不出来，应去掉胶塞，在瓶口加一团棉花，错误；D 项，干燥管起防倒吸的作用，正确。

2．已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如图装置制取氮气，并用氮气制备Ca 3N 2，Ca 3N 2遇水发生水解反应。下列说法错误的是( )

A ．①中发生的化学反应为NaNO 2＋NH 4Cl=====△NaCl ＋N 2↑＋2H 2O

B ．④、⑥中依次盛装的试剂可以是浓H 2SO 4、碱石灰

C ．③中盛放的试剂是NaOH 溶液

D ．实验结束，取⑤中的少量产物于试管中，加适量蒸馏水，可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝

解析：选C 由题干可知，装置①为制备氮气的装置，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体

混合加热生成氮气、氯化钠和水，所以反应方程式为NaNO 2＋NH 4Cl=====△NaCl ＋N 2↑＋2H 2O ，

故A 正确。Ca 3N 2遇水发生水解，所以产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应，装置④应为干燥装置，可选用浓硫酸作干燥剂；装置⑥中也应装有干燥剂，防止空气中的水蒸气进入，装置⑥中可盛放碱石灰，故B 正确。装置中含有氧气，可利用装置③除去装置中的氧气，NaOH 溶液不能除去氧气，可改成酸性氯化亚铁溶液，故C 错误。实验结束后，装置⑤中有

生成的Ca 3N 2，Ca 3N 2遇水发生水解反应生成NH 3和Ca(OH)2，NH 3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故D 正确。

3．Cu 与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH 溶液中得到NaNO 3和NaNO 2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示。

下列有关判断正确的是( )

A ．若铜片为51.2 g ，则生成0.2 mol NaNO 3

B ．常温下，Cu 遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应

C ．标准状况下收集的氮氧化物为20.16 L

D ．反应过程中生成的Cu(NO 3)2既是氧化产物，又是还原产物

解析：选A 分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即Cu→Cu 2＋，HNO 3→NaNO 2,51.2 g Cu 的物质的量为0.8 mol ，共失去电子0.8 mol×2＝1.6 mol ，由得失电子守恒可知HNO 3→NaNO 2得到1.6 mol 电子，故产物中NaNO 2的物质的量为0.8 mol ，由Na 原子守恒可得另一种产物NaNO 3的物质的量为0.2 mol ，A 正确；常温下，Cu 能与浓硝酸反应，B 错误；部分NO 2会转化为N 2O 4，而NO 2、N 2O 4在标准状况下都不是气体，C 错误；反应过程中生成的Cu(NO 3)2是氧化产物，不是还原产物，D 错误。

4.向50 mL 稀H

2SO 4与稀HNO 3的混合溶液中逐渐加入铁粉，假设加

入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况)之间的关系如图所示，且每

一阶段只对应一个反应。下列说法正确的是( )

A ．开始时产生的气体为H 2

B ．AB 段发生的反应为置换反应

C ．所用混合溶液中c (HNO 3)＝0.5 mol·L －1

D ．参加反应的铁粉的总质量m 2＝5.6 g

解析：选D 已知氧化性：NO －3>Fe 3＋>H ＋，故向混合溶液中逐渐加入铁粉，OA 段发生反应：Fe ＋NO －3＋4H ＋===Fe 3＋＋NO↑＋2H 2O ；当溶液中NO －3完全被消耗之后，过量的铁能和Fe 3＋反应生成Fe 2＋：Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋；当Fe 3＋完全反应之后，过量的铁和稀硫酸反应生成Fe

2＋和H 2：Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑。由以上分析可知，开始生成的气体是NO ，A 错误；AB 段的

反应是Fe 和Fe 3＋的反应，不是置换反应，B 错误；A 点对应的气体是NO ，生成的NO 的物质

的量是0.05 mol ，根据氮原子守恒可知，稀硝酸的物质的量浓度是0.05 mol 0.05 L

＝1.0 mol·L －1，C 错误；生成氢气的体积是0.56 L ，物质的量为0.025 mol ，所以反应中共转移电子0.05

mol×3＋0.025 mol×2＝0.2 mol ，参加反应的铁最终在溶液中以Fe 2＋的形式存在，因此根

据得失电子守恒可知，消耗铁的物质的量是0.1 mol ，质量是5.6 g ，D 正确。

5．(2019·中山一中统测)FeS 与一定浓度的HNO 3反应，生成Fe(NO 3)3、Fe 2(SO 4)3、NO 2、N 2O 4、NO 和H 2O ，当NO 2、N 2O 4、NO 的物质的量之比为1∶1∶1时，实际参加反应的FeS 与HNO 3的物质的量之比为( )

A ．1∶6

B ．1∶7

C ．2∶11

D ．16∶25

解析：选B 假定参加反应的FeS 的物质的量为1 mol ，根据S 原子、Fe 原子守恒，则

溶液中Fe 2(SO 4)3的物质的量为13mol ，Fe(NO 3)3的物质的量为13

mol ；反应中Fe 元素、S 元素化合价升高，N 元素化合价降低，设NO 2、N 2O 4、NO 的物质的量均为a mol ，根据电子转移守恒可得 1 mol×(3－2)＋1 mol×[6－(－2)]＝a mol×(5－4)＋a mol×(5－4)×2＋a mol×(5－2)，解得a ＝1.5，所以NO 2、N 2O 4、NO 的物质的量均为1.5 mol ，则起氧化剂作用的HNO 3的物质的量为 1.5 mol ＋1.5 mol×2＋1.5 mol ＝6 mol ，起酸的作用的硝酸生成

Fe(NO 3)3，则起酸的作用的硝酸的物质的量为13

mol×3＝1 mol ，参加反应的硝酸的物质的量为6 mol ＋1 mol ＝7 mol ，则实际参加反应的FeS 与HNO 3的物质的量之比为1 mol∶7 mol ＝1∶7。

6．一定量的金属Cu 完全溶于适量浓硝酸中，收集到混合气体(含NO 、N 2O 4、NO 2)共1.8 mol 。将上述气体平均分为两份，一份与标准状况下8.96 L O 2混合后，用水吸收，无气体剩余；另一份恰好能被500 mL 2 mol·L －1NaOH 溶液完全吸收，生成含NaNO 3和NaNO 2的盐溶液，则其中NaNO 3的物质的量为( )

A ．0.1 mol

B ．0.15 mol

C ．0.2 mol

D ．0.25 mol

解析：选C 由题意可知，一份气体恰好能被500 mL 2 mol·L －1NaOH 溶液完全吸收，

生成含NaNO 3和NaNO 2的盐溶液，根据原子守恒，可知每份气体含有N 原子的物质的量是1 mol ；一份气体与标准状况下8.96 L O 2混合后，用水吸收，无气体剩余，则完全生成硝酸，设混合气体中N 元素的平均化合价为a ，根据得失电子守恒有(5－a )×1 mol＝8.96 L

22.4 L·mol

－1×4，a ＝3.4；设NaNO 3和NaNO 2的物质的量分别是x mol 、y mol ，根据钠原子守恒得①x mol ＋y mol ＝1 mol ，根据得失电子守恒得②(5－3.4)×x ＝(3.4－3)×y ，联立①②，解得x ＝0.2，y ＝0.8，所以NaNO 3的物质的量为0.2 mol ，故C 正确。

7．实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：

已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO 2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。

(1)从图中选择制取气体的合适装置：氮气____________、氢气____________。

(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有________________、__________________。

(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，________(填“会”或“不会”)发生倒吸，原因是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是________________________________________。

锥形瓶中还可观察到的现象是___________________________________________。

(5)写出乙装置中氨氧化的化学方程式： ___________________________________ ______________________。

(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有的离子为H ＋、OH －

、________、________。 答案：(1)a b

(2)干燥气体 控制氢气和氮气的流速

(3)不会 混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气

(4)氨的氧化反应是一个放热反应 有红棕色气体产生

(5)4NH 3＋5O 2=====催化剂△4NO ＋6H 2O

(6)NH ＋4 NO －3

8．当硝酸与金属或非金属反应时，反应物或反应条件不同，硝酸被还原的产物也不同。请回答下列问题：

(1)金属Zn 与某浓度的硝酸反应时无气体产生，那么硝酸的还原产物为________________(填化学式)。

(2)某混酸由200 mL 3 mol·L －1的稀硝酸和200 mL 2.5 mol·L －1的稀硫酸均匀混合而成(忽略溶液的体积变化)。将其分成两等份，分别与铜和铁反应，还原产物只有NO ，则最多能溶解________mol Cu 和________g Fe 。

(3)200 mL 16 mol·L －1的浓硝酸与3.2 g Cu 反应，反应过程中还原产物只有NO 2，则反应结束后，产生气体的体积为________(标准状况下)，溶液中c (H ＋)∶c (NO －3)＝________∶________(忽略HNO 3的挥发)。

(4)已知氮元素有许多化合价，其化合价有－3、0、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5。下表是

硝酸与某种金属M在某些条件下反应所得还原产物的关系：

金属锌与某浓度的硝酸反应时，无气体产生，则此化学反应中被还原的硝酸与参加反应的硝酸物质的量之比是________。

解析：(1)硝酸被还原，N元素化合价降低，若无气体产生，则还原产物为NH4NO3(或NH＋4)。

(2)设最多溶解x mol Cu，一份溶液中n(NO－3)＝0.3 mol，n(H＋)＝0.8 mol，

据3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

3 8 2

x 0.8 0.3

可知x＝0.3(NO－3过量)

因在反应中Fe和Cu的化合价变化均为2价，则最多溶解Fe的物质的量也是0.3 mol，质量为56 g·mol－1×0.3 mol＝16.8 g。

(3)据电子守恒V(NO2)＝(3.2 g/64 g·mol－1)×2×22.4 L·mol－1＝2.24 L。

根据方程式：Cu＋4H＋＋2NO－3===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O，可知：

c(H＋)∶c(NO－3)＝n(H＋)∶n(NO－3)

＝(3.2－0.2)∶(3.2－0.1)

＝30∶31。

(4)金属锌与某浓度的硝酸反应时，无气体产生，说明硝酸被还原产生了硝酸铵。反应的化学方程式为4Zn＋10HNO3(稀)===4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O此化学反应中有10个HNO3参加反应，其中被还原的HNO3是1个。所以被还原的硝酸与参加反应的硝酸物质的量之比是1∶10。

答案：(1)NH4NO3(或NH＋4)

(2)0.3 16.8

(3)2.24 L 30∶31

(4)1∶10