苏教版化学必修1专题四第二单元含氮化合物的性质和应用(二)
典型例题及综合模拟
【典型例题】
例1、在下列反应中,HNO3既表现出氧化性,又表现出酸性的是( )
A. H2S+2HNO3 S↓+2NO2↑+2H2O
B. CuO+2HNO3 Cu(NO3)2+H2O
C. 4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
D. 3Cu+8HNO3 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
【解析】硝酸在反应中化合价降低,则表现出氧化性,生成硝酸盐,则表现出酸性。A表现了HNO3的氧化性;B表现了HNO3的酸性;C主要表现HNO3的不稳定性。
【答案】D
例2、将3.84g铜粉与一定质量浓硝酸反应,当铜完全作用时,收集到气体2.24L(标准状况下),则所消耗酸的物质的量是( )
A. 0.11mol B. 0.22mol C. 0.16mol D. 0.1mol
【解析】应用元素守恒和电子守恒,消耗的硝酸的物质的量应是起氧化性的(0.1mol )和起酸性的((3.84g/64g/mol)×2 =0.12mol)硝酸之和,共有0.22mol,故选B。
【答案】B
例3、较活泼的金属锌与不同浓度的HNO3反应时,可得到不同价态的还原产物。如果起反应的锌和HNO3的物质的量之比为4:10,则HNO3的还原产物可能为( )
A. NO2 B. NO C. N2O D. NH4NO3
【解析】 4molZn失去8mol电子生成4molZn2+,如果HNO3的还原产物中有两个氮原子,每个氮原子得到4个电子,还原产物中氮元素的化合价为+5+(-4)=+1,可能是N2O。如果HNO3的还原产物中有一个变价的氮原子,这个氮原子得到8个电子,还原产物中氮元素的化合价为+5+(-8)= -3,可能是NH4NO3。
【答案】CD
例4、铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况),在反应后的溶液中,加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为
A. 0.02 g B. 8.51 g C. 8.26 g D. 7.04 g
【解析】因两金属都是+2价金属,可推知每mol金属还原得2 mol NO2。所以,两金属总的物质的量为:(4480+336×2)/44800=0.115 mol,两种氢氧化物的总质量可用金属离子质量加氢氧根离子质量来计算:4.6 g+0.115 mol×2×17 g•mol-1=8.51 g。
【答案】B
例5、在某100mL的混合液中,硝酸和硫酸的物质的量浓度分别为0.4mol•L-1和0.1mol• ,向该混合液中加入1.92g铜粉,加热,充分反应后,所得溶液中的Cu2+浓度为( )
A. 0.225mol•L-1 B. 0.375mol•L-1
C. 0.450mol•L-1 D. 无法计算
【解析】依题意n(H+)=2n(H2SO4)+n(HNO3)=2×0.01mol+0.04mol=0.06mol, =0.04mol,n(Cu)=0.03mol,在酸性溶液中,NO3-有氧化性,所以按3Cu+8H++2NO3-=3Cu2+ +2NO↑+4H2O反应,n(H+)不足,用n(H+)和方程式共同求得n(Cu2+)==0.225mol• ,故选A。
【答案】A
例6、将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答:
(1)NO的体积为 L,NO2的体积为 L。
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入VmL a mol•L-1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为 mol•L-1。
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水 g。
【解析】本题主要应用反应过程中电子守恒和元素守恒来解决。
(1)V(NO)+V(NO2)=11.2L ①
(2)再由电子守恒可得: ②
由①②解得:V(NO)=5.8L V(NO2)=5.4L
(2)分析氮元素守恒:N最终以NO、NO2混合气及NaNO3形式存在。
因此c(HNO3)=
=
(3)依据电子守恒:NO、NO2混合气被H2O2氧化为NO3-的过程中,NO、NO2失去电子数等于H2O2(O由-1价变为-2价)得到电子数。由此列出:
可得:m(H2O2)=57.8g
【答案】(1)5.8 5.4 (2) (3)57.8
例7、为测定某铜银合金的成分,将30.0g合金溶于80mL 13.5mol•L-1浓HNO3中,将合金完全溶解后,收集到气体6.72L(标准状况下),并测得溶液的 ,假设反应后溶液的体积仍为80mL,试计算:
(1)被还原的HNO3的物质的量;(2)合金中Ag的质量分数。
【解析】本题的解题关键在于把握Cu,Ag与浓HNO3反应过程中,隐含了浓HNO3稀释的计算实质,即所涉及的反应有四个:
Ag+2HNO3(浓)===AgNO3+NO2↑+H2O ①
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ②
3Ag+4HNO3(稀)===3AgNO3+NO↑+2H2O ③
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ④
采取对应体系的始态与终态进行整体分析,利用守恒法即可获得十分简捷的计算。
观察四个化学方程式,不难看出:被还原的HNO3均转化成NO和NO2,根据N原子数守恒分析,被还原的硝酸的物质的量等于NO和NO2物质的量之和。从已知的NO与NO2的总体积进而可求得被还原的HN