硫酸、硝酸的性质及应用

硫酸、硝酸的性质及应用
1．一定量的锌与100 mL 18.0 mol·L－1的浓H2SO4充分反应后，锌完全溶解，同时生成标准状况下的气体33.6 L。

将反应后的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)＝0.1 mol·L－1。

则下列说法中错误的是()
A．生成的气体中SO2的物质的量为0.3 mol
B．生成的气体中SO2的物质的量为0.25 mol
C．溶解Zn的物质的量为1.5 mol
D．反应中转移电子的物质的量为3 mol
2．(2016·全国名校联盟联考)向13.6 g由Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250 mL，当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和NO气体。

向所得溶液中加入0.5 mol·L－1的NaOH溶液1.0 L，生成沉淀质量为19.6 g，此时溶液呈中性且金属离子已完全沉淀。

下列有关说法正确的是()
A．原固体混合物中Cu与Cu2O的物质的量之比为1∶1
B．原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为1.3 mol·L－1
C．产生的NO的体积为2.24 L
D．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.1 mol
3.向50 mL稀H2SO4与稀HNO3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H2
B．AB段发生的反应为置换反应
C．所用混合溶液中c(HNO3)＝1 mol·L－1
D．参加反应铁粉的总质量m2＝8.4 g
4．(2016·福建四地六校联考)用内置有螺旋状铜丝的胶头滴管小心吸取一滴管浓硝酸后迅速
插入细口瓶中(如图)，滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，依次观察到如下现象：①滴管内产生红棕色气体，液面下降；②滴管内的液面上升，气体变成无色；
③滴管内的液面再次下降。

下列说法中不正确的是()
A．现象①中产生的红棕色气体为NO2
B．产生现象②的原因是NO2与水反应
C．产生现象③的原因是铜与稀硝酸反应
D．最终瓶内溶液中的溶质一定只有Cu(NO3)2
5．硝酸是极其重要的化工原料，工业上将产生的NO2在密闭容器中用水多次反复循环吸收制备硝酸。

(1)工业上用水吸收NO2生产HNO3，生成的气体经多次氧化、吸收的循环操作充分转化为硝酸(假定上述过程无其他损失)。

试写出上述反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)为了证明NO也可以与氧气和水共同反应生成HNO3，某学生设计了如图所示装置(有关夹持装置已略去)。

①检查装置气密性良好后，为观察到NO气体生成，打开K1，关闭K2，应从U形管的长管口注入稀硝酸至________________________后，迅速关闭K1，观察到U形管内的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

②装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________。

③蘸NaOH溶液的棉花团的作用是__________________________________________。

④打开K2，至装置Ⅱ中长玻璃管中的气体呈无色后，打开K3，反应一段时间后，长玻璃管中并未充满液体。

设计简单方法检验长玻璃管中的气体是否含NO。

6．某同学为研究硝酸与镁的反应，进行图示实验，实验现象及相关数据如下：
(a)A中为一定浓度的硝酸与Mg片发生反应，生成的气体通过B后，在B中只生成一种盐，剩余气体遇空气不变色，其体积为原体积的一半。

(b)从C进入D中的气体有两种，且体积比为1∶1。

(c)将D加热一段时间后，E中干燥的红色石蕊试纸逐渐变蓝。

(设实验前，装置中的空气已排尽；气体的体积均在同温同压下测定)
已知：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，且水蒸气的体积忽略不计，实验中的液体药品均过量。

请回答：
(1)硝酸与Mg片反应生成的气体成分是________________________(用化学式表示)。

(2)硝酸在装置A的反应中所表现的性质有__________________________________
________________________________________________________________________。

(3)写出D中发生反应的化学方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。

(4)若向反应后的A中加入足量的NaOH固体，使产生的气体全部逸出，其体积为硝酸与
Mg片反应生成的气体体积的1
4(同温同压)，写出符合上述实验事实的硝酸与Mg片反应的离
子方程式：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案精析
1．A [锌与浓硫酸发生反应：Zn ＋2H 2SO 4(浓)===ZnSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ，随着反应的进行，硫酸浓度降低，发生反应：Zn ＋H 2SO 4===ZnSO 4＋H 2↑，生成气体为SO 2和H 2的混合物，
物质的量为1.5 mol ，剩余硫酸的物质的量为n (H 2SO 4)＝12×1 L ×0.1 mol·L －1＝0.05 mol ，消耗硫酸的物质的量为n (H 2SO 4)消耗＝0.1 L ×18.0 mol·L －1－0.05 mol ＝1.75 mol 。

设混合物气体中含有x mol SO 2，y mol H 2，则x mol ＋y mol ＝1.5 mol,2x mol ＋y mol ＝1.75 mol ，解得x ＝0.25，y ＝1.25。

溶解Zn 的物质的量为(0.25＋1.25) mol ＝1.5 mol ；反应中转移电子的物质的量为1.5×2 mol ＝3 mol 。

]
2．D
3．C [OA 段：Fe ＋4H ＋＋NO －3===Fe 3＋＋NO ↑＋2H 2O ，AB 段：2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋，BC 段：Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑，A 、B 错误；由图像可知，n (NO)＝0.05 mol ，根据氮原子守恒，硝酸的物质的量等于0.05 mol ，浓度为1 mol·L －1，C 正确；根据电子转移守恒， 有n (NO)×3＋n (H 2)×2＝n (Fe)×2，解得n (Fe)＝0.1 mol ，D 错误。

]
4．D [铜和浓硝酸发生反应Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ，生成的二氧化氮为红棕色气体，A 正确；现象①中产生的二氧化氮能和水发生反应3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，从方程式可知，3 mol 红棕色的二氧化氮与水反应，生成1 mol 无色一氧化氮气体，气体的体积减小，滴管内的压强减小，所以滴管内的液面上升，气体变成无色，B 正确；现象②中生成的稀硝酸与内置的螺旋状铜丝发生反应3Cu ＋8HNO 3===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ，因滴管内有气体生成，压强增大，所以滴管内的液面再次下降，C 正确；滴管与瓶口接触处垫一小块滤纸使滴管与瓶口留少量空隙，现象③中生成的一氧化氮气体与氧气、水反应生成硝酸，硝酸继续与铜反应，最终可能有硝酸剩余，所以最终瓶内溶液中的溶质有Cu(NO 3)2，也可能有硝酸，D 错误。

]
5．(1)4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3
(2)①U 形管右侧胶塞下沿 U 形管左端液面高于右端，铜丝慢慢溶解，产生无色气体，溶液逐渐变蓝
②2H 2O 2=====MnO 22H 2O ＋O 2↑ ③吸收氮的氧化物防止污染环境 ④再打开K 3，若观察到长玻璃管中气体迅速变为红棕色，则证明余气含NO ，若无颜色变化，则证明不含NO 。

6．(1)NO 、NO 2、N 2、H 2
(2)酸性、氧化性
(3)Fe 2O 3＋3H 2=====高温2Fe ＋3H 2O 、N 2＋3H 2催化剂高温、高压2NH 3
(4)12Mg ＋30H ＋＋5NO －3===12Mg 2＋＋NH ＋4＋NO 2↑＋NO ↑＋N 2↑＋H 2↑＋12H 2O。