必修一专题之氮的氧化物性质实验综合性大题解析版.docx

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必修一专题之氮的氧化物性质实验综合性大题解析版

氮的氧化物性质实验（综合大题）（解析版）

1．NO具有还原性，不与碱反应，可以被过氧化钠吸收。

某化学兴趣小组为了研究NO与Na2O2反应，通过如图所示装置进行实验。

（1）仪器B的名称是_________________，其中填充的是___________________，作用为___________________________________________________________。

（2）从分液漏斗中加稀硝酸之前，先加入少量稀硫酸，目的是__________________。

（3）实验观察到C中固体颜色变白，该兴趣小组通过进一步实验证明C中生成的白色固体为NaNO2，C中反应的化学方程式为_______________________________。

（4）实验开始后需打开活塞，通入氧气，E中观察到的主要现象为_______________；NaOH溶液的作用是____________________________，若最终E中溶液只有一种溶质，发生的总反应方程式是___________________________________________________。

【答案】干燥管碱石灰避免A中挥发出的水蒸气和硝酸蒸气进入C管与Na2O2反应，干扰实验产生H2来排出装置中的空气，避免生成的NO与O2反应2NO＋Na2O2＝2NaNO2气体先变红棕色，最终又变无色吸收处理尾气4NO＋3O2＋4NaOH＝4NaNO3＋2H2O

【解析】

【分析】

装置A中铜片和少量铁粉在分液漏斗中加稀硝酸之前，先加入少量稀硫酸让A中铁粉完全溶解生成氢气，利用产生H2来排出装置中的空气，再加入稀硝酸和铜发生氧化还原反应生成一氧化氮气体，通过碱石灰吸收水蒸气和硝酸蒸气，得到干燥纯净的一氧化氮与过氧化钠发生反应，装置D是避免E中水蒸气进入C干扰验证结果，剩余气体通入装置E和氧气在水溶液中反应生成硝酸，据此进行解答。

【详解】

（1）根据B的结构可知B为干燥管；为了避免A中挥发出的水蒸气和硝酸蒸气进入C管与Na2O2反应干扰实验，所以要在B中加入碱石灰除去杂质气体，故答案为：

干燥管；碱石灰；避免A中挥发出的水蒸气和硝酸蒸气进入C管与Na2O2反应，干扰实验；

（2）根据分析可知先加入少量硫酸的作用是与铁粉反应生成氢气排出装置中的空气，故答案为：

产生H2来排出装置中的空气，避免生成的NO与O2反应；

（3）C中固体颜色变白，说明过氧化钠与NO发生反应，产物为NaNO2，根据电子守恒和元素守恒可得方程式为：

2NO＋Na2O2＝2NaNO2；

（4）通入氧气，氧气会与NO反应生成NO2为红棕色气体，之后二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，气体又变为无色；尾气有毒需要NaOH溶液吸收；若最终E中溶液只有一种溶质，则该溶质为NaNO3，根据电子守恒和元素守恒可得方程式为4NO＋3O2＋4NaOH＝4NaNO3＋2H2O，故答案为：

气体先变红棕色，最终又变无色；吸收处理尾气；4NO＋3O2＋4NaOH＝4NaNO3＋2H2O。

【点睛】

硝酸具有挥发性，所以A装置出来的气体中会混有硝酸；本题一难点是先滴加硫酸的目的，需要根据题目信息判断出该实验需要无氧环境，即需要排尽装置内的空气，根据该实验的装置可知只能是用A装置中产生的气体来排尽空气，由此想到先滴加硫酸的目的。

2．

（1）实验室用金属铜和稀硝酸制取NO的离子方程式为_____。

（2）NO是有毒气体，某学生为防止污染，用分液漏斗和烧杯装配了一套简易的、能随开随用、随关随停的NO气体发生装置，如图甲所示。

①实验室若没有铜丝，而只有小铜粒，在使用上述装置进行实验时，可用丝状材料包裹铜粒以代替铜丝进行实验，这种丝状材料的成分可以是____（填序号）。

A．铁B．铝C．铂D．玻璃

②打开分液漏斗的活塞使反应进行，在分液漏斗中实际看到的气体是红棕色的，原因是____（填化学方程式）。

（3）为证明铜丝与稀硝酸反应生成的确实是NO，某学生另设计了一套如图乙所示的装置制取NO。

反应开始后，可以在U形管右端观察到无色的NO气体。

①长玻璃管的作用是______。

②让反应停止的操作方法及原因是_____。

（4）以下收集NO气体的装置，合理的是___（填序号）。

（5）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：

①NO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VmLamol·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。

【答案】3Cu＋8H＋＋2NO3-=3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑CD2NO＋O2=2NO2接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出关闭U形管右端导气管上的活塞；反应产生的气体将U形管右端管内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应就会停止CD5.85.4

【解析】

【分析】

（1）金属铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和NO气体；

（2）①由题意可知，这种成分不能与稀硝酸反应，而Fe、Al与硝酸反应，所以AB不行；

②二氧化氮是红棕色的气体，一氧化氮很容易和空气中的氧气化合，生成红棕色的二氧化氮气体；

（3）①为了证明产生的气体是NO，则该实验装置要防止产生的气体与空气接触，长玻璃管可以接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出；

②关闭U形管右端导气管上的活塞，反应产生的气体使稀硝酸液面下降，从而使铜丝与稀硝酸分开，反应停止；

（4）NO能与空气中的氧气反应，故不能用排空气法收集NO，只能用排水法收集；

（5）根据守恒的原理计算NO、NO2的体积，以及硝酸溶液的浓度。

【详解】

（1）金属铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和NO气体，反应的化学方程式：

3Cu+8HNO3（稀）═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，离子方程式为：

3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O，

故答案为3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O；

（2）①由题意可知，这种成分不能与稀硝酸反应，而Fe、Al与硝酸反应，所以AB不行，故答案为CD；

②一氧化氮很容易和空气中的氧气化合，生成红棕色的二氧化氮气体，所以，制取一氧化氮的装置打开分液漏斗的活塞使反应进行，在分液漏斗中实际看到的气体是红棕色的，发生2NO+O2═2NO2，故答案为2NO+O2═2NO2；

（3）①为了证明产生的气体是NO，则该实验装置要防止产生的气体与空气接触，长玻璃管可以接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出，故答案为接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出；

②关闭U形管右端导气管上的活塞，反应产生的气体使稀硝酸液面下降，从而使铜丝与稀硝酸分开，反应停止，故答案为关闭U形管右端导气管上的活塞；反应产生的气体将U形管右端管内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应就会停止；

（4）NO能与空气中的氧气反应，故不能用排空气法收集NO，只能用排水法收集，C和D装置符合题意，E装置是洗气装置，故答案为CD；

（5）①设混合气中NO和NO2的物质的量分别是x和y。

则x＋y＝11.2L÷22.4L/mol＝0.5mol①

金属铜的物质的量是32.64g÷64g/mol＝0.51mol

则根据电子的得失守恒可知n（e-）3x＋y＝2n（Cu2+）=0.51mol×2②

由①、②解得x＝0.26mol、y＝0.24mol

所以NO和NO2的体积分别是0.26mol×22.4L/mol＝5.8L，0.24mol×22.4L/mol＝5.4L。

故答案为5.8，5.4；

②溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀后，溶液中的溶质恰好是硝酸钠，

则根据原子守恒可知，硝酸钠的物质的量是0.001Vamol

所以原硝酸溶液的浓度为

＝

故答案为

。

3．

（1）实验室用金属铜和稀硝酸制取NO的离子方程式为__。

（2）NO是有毒气体，某学生为防止污染，用分液漏斗和烧杯装配了一套简易的、能随开随用、随关随停的NO气体发生装置，如图甲所示。

①实验室若没有铜丝，而只有小铜粒，在使用上述装置进行实验时，可用丝状材料包裹铜粒以代替铜丝进行实验，这种丝状材料的成分可以是__（填字母）。

A．铁B．铝C．铂D．玻璃

②打开分液漏斗的活塞使反应进行，在分液漏斗中实际看到的气体是红棕色的，原因是__（填化学方程式）。

（3）为证明铜丝与稀硝酸反应生成的确实是NO，某学生另设计了一套如图乙所示的装置制取NO。

反应开始后，可以在U形管右端观察到无色的NO气体。

①长玻璃管的作用是__。

②让反应停止的操作方法及原因是__。

（4）以下收集NO气体的装置，合理的是__（填字母）。

A．

B．

C．

D．

E.

【答案】3Cu＋8H＋＋2NO3-=3Cu2＋＋4H2O＋2NO↑CD2NO＋O2=2NO2接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出关闭U形管右端导气管上的活塞；反应产生的气体将U形管右端管内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应就会停止CD

【解析】

【分析】

（1）Cu与硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，以此书写离子反应；

（2）①根据试验的目的是证明金属铜和硝酸之间的反应，根据目的选择所用的材料；

②图1中试管内有空气，NO被氧化为红棕色的气体；

（3）根据一氧化氮的溶解性和装置的特点解答；

（4）根据一氧化氮的溶解性与氧气的反应确定收集方法。

【详解】

（1）金属铜可以和稀硝酸之间反应生成硝酸铜、一氧化氮以及水，即3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++4H2O+2NO↑，

故答案为：

3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++4H2O+2NO↑；

（2）①若实验室没有铜丝，以铜粒代替铜丝进行实验，由于铁和铝的活泼性均强于铜，其先与硝酸发生反应，因此，不能用铁丝和铝丝包裹铜粒。

由于玻璃和铂不与硝酸反应，可以用其包裹铜粒，故选CD；

②试管内有空气，NO容易被氧化为红棕色的气体二氧化氮，即2NO+O2═2NO2，故答案为：

2NO+O2═2NO2；

（3）①一氧化氮是微溶于水的气体，当制取一氧化氮的装置产生一氧化氮气体时，若关闭出气口，气体可把U形管中的液体压出，因此，长玻璃管的作用为：

接收被气体压出U形管的液体，防止稀硝酸溢出；

②让反应停止，则应该使铜和稀硝酸分开，具体操作方法及原因是关闭U形管右端导气管上的活塞，反应产生的气体将U形管右端内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应就会停止，故答案为：

关闭U形管右端导气管上的活塞；反应产生的气体将U形管右端内的稀硝酸向下压，使铜丝与稀硝酸分开，反应就会停止；

（4）由于一氧化氮与氧气在常温下反应生成二氧化氮，故不能用排空法收集，所以只能用排水法，故C正确，而D和E排水法收集装置，应该短进长出，所以D正确，E错误，故选：

CD。

【点睛】

随时开始或停止的实验，一般是利用气压的原理把反应物分离，注意NO易被氧化及NO对环境的污染。

4．实验室用稀硝酸与铜反应制备NO气体，如果采用图Ⅰ装置（烧瓶内加入稀硝酸和铜片，必要时可加热），实验效果不是十分理想，因为观察到的现象不能有力证明反应产物是NO。

有人设计了图Ⅱ装置（橡皮塞下端连有铜丝圈），用来做该实验可以达到满意的效果。

（1）用图Ⅰ装置做实验时，用排水法收集到的气体的颜色为_____色；实验过程中由于______，不易观察到____________生成，从而不能有力证明反应产物是NO。

（2）用图Ⅱ装置做实验时，将有关操作补充完全：

①将分液漏斗的活塞打开，从U形管的B侧管口注入稀硝酸，一直注到____________为止。

②关闭活塞，用酒精灯在U形管的A侧加热，当______时，立即撤去酒精灯。

（3）根据图Ⅱ装置的实验完成下列问题：

①反应在什么情况下可以自动停止？

________________________。

可在何处观察到无色的NO气体？

____________________________________________。

②如果将分液漏斗的活塞慢慢打开，可立即观察到哪些明显现象？

_________________。

【答案】无烧瓶中有空气，可以将产生的NO氧化成NO2无色的NO液面与橡皮塞接触（或A侧管中恰好充满液体）铜丝上有气泡产生当反应产生的NO气体，使铜丝圈与稀硝酸脱离时，反应立即停止在U形管A侧管内可观察到无色NO气体U形管B侧管内的稀硝酸又回到A侧管中，分液漏斗中有红棕色气体产生

【解析】

【分析】

铜与稀硝酸反应：

3Cu+8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，为放热反应，NO易被空气中的O2氧化为NO2（红棕色），本题实验Ⅱ中的意图是创设无氧气环境，使NO能存在相当长一段时间，结合NO2的性质解答该题。

【详解】

（1）NO2可与水反应生成NO，为无色气体，烧瓶内有空气，与生成的NO很快被氧化为红棕色的NO2，不易观察到有无色的NO生成，答案：

无；烧瓶中有空气，可以将产生的NO氧化成NO2；无色的NO。

（2）①实验时应将装置内的空气完全排除，则应单孔塞下沿与液面间不留有空隙，否则不能观察到无色气体，故答案为液面与橡皮塞接触（或A侧管中恰好充满液体）。

②铜丝与稀硝酸的反应为放热反应，当生成气体时可停止钾热，反应放出的热量可维持反应继续进行，故答案为铜丝上有气泡产生。

（3）①当铜丝和稀硝酸不接触时，反应会自动停止，在左侧可观察到无色气体，故答案为当反应产生的NO气体，使铜丝圈与稀硝酸脱离时，反应立即停止；在U型管A侧管内可观察到无色的NO气体。

②如果再将分液漏斗的活塞慢慢打开，右侧压强大于左侧，U形管B侧管内的稀硝酸又回到A侧管中，NO与空气接触而生成红棕色气体，故答案为U形管B侧管内的稀硝酸又回到A侧管中，分液漏斗中有红棕色气体产生。

5．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体，设计了如下实验。

实验装置如图所示（已知NO、NO2能与NaOH溶液反应）：

（1）设计装置A的目的是_____________________________________，为达此目的应进行的操作______________________________________________________。

（2）在

（1）中的操作后将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是____________________________________________________________；B中反应的离子方程式是_____________________________________________________。

（3）将注射器F中的空气推入E中，E中的气体变为红棕色，该实验的目的是____________。

（4）D装置的作用是_______________________________________________________。

【答案】利用生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍无色，溶液变为蓝色3Cu＋8H＋＋2NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O验证E中的无色气体为NO吸收NO、NO2等尾气，防止污染空气

【解析】

【分析】

由实验装置及流程可知，A中发生硝酸与碳酸钙的反应生成二氧化碳，因烧瓶中有空气，则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮，利用A装置反应生成的二氧化碳气体赶净装置中的空气避免对一氧化氮气体检验的干扰；B中发生Cu与硝酸的反应生成NO、硝酸铜，E中收集到无色气体NO，利用F充入空气，可检验NO的生成；C装置可检验二氧化碳充满B、E装置；D装置为尾气处理装置，吸收氮的氧化物，防止污染空气，以此来解答。

【详解】

（1）因烧瓶中有空气，则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮，利用A装置反应生成的CO2将整套装置内的空气赶尽，以排除对气体产物观察的干扰；为达到此目的，应进行的操作是使分液漏斗的凹槽对准小孔，打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K；

（2）因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，其离子反应为3Cu＋8H＋＋2NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，因此实验现象是铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上气体仍无色，溶液变为蓝色；

（3）将F中的空气推入E中，发生2NO+O2＝2NO2，E中无色气体变为红棕色，证明NO存在，则装置E和F的作用是验证NO的生成；

（4）NO、NO2都有毒，能污染环境，氮的氧化物能被NaOH溶液吸收，则装置D的作用为吸收多余的氮氧化物，防止污染空气。

【点睛】

本题考查性质实验方案的设计，把握实验装置的作用、发生的反应及NO易被氧化为解答的关键，侧重分析能力与实验能力的综合考查。

6．某实验小组在实验室探究二氧化氮与水的反应，实验过程如下：

实验一：

制取二氧化氮

（1）在图1装置中用铜与浓硝酸反应制取并收集二氧化氮。

在加入药品前，必须进行的实验操作是______________；图l装置的缺点是_______________。

实验二：

二氧化氮溶于水

（2）将盛满二氧化氮的试管A倒扣入水中（如图2），轻轻晃动试管，一段时间后观察到的现象是_________________________；反应的化学方程式是____________________。

【答案】检验装置的气密性NO2气体溢出，污染环境试管内气体颜色变浅，液面上升3NO2+H2O=2HNO3+NO

【解析】分析：

（1）有连接装置的仪器实验前要检验装置的气密性；铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，二氧化氮有毒，不能直接排空；

（2）NO是无色有毒气体、二氧化氮是红棕色有毒气体，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，气体的溶解导致试管内压强减小。

详解：

（1）该装置在实验前要检验装置的气密性，如果气密性较差，生成的二氧化氮气体逸出不仅污染大气，还导致实验失败；二氧化氮有毒，不能直接排入空气中，所以其缺点是NO2气体溢出，污染环境；

（2）NO是无色气体、二氧化氮是红棕色气体，二氧化氮和水反应生成硝酸和NO，反应方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO，二氧化氮参加反应导致试管内压强减小，外界大气压不变，则水进入试管内，所以看到的现象是：

红棕色气体颜色逐渐变浅，试管内液面上升。

7．某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是NO气体，设计了如下实验。

实验装置如图所示：

（1）设计装置A的目的是_______________________________________________，A中反应的化学方程式是__________________________________________

（2）在

（1）中的操作后将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是_________________________________________；B中反应的离子方程式是________________________________________。

（3）装置E和F的作用是_____________________________________；为实现此目的，操作方法是_______________________。

【答案】利用生成的二氧化碳将整个装置内的空气赶尽，避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰CaCO3+2HNO3=Ca（NO3）2+CO2↑+H2O铜丝表面产生气泡，稀硝酸液面上仍为无色，溶液变为蓝色3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O验证无色气体为NO将注射器F中的空气推入E中（或将E中的无色气体吸入到注射器中）

【解析】

（1）因烧瓶中有空气，则生成的NO能与氧气反应生成二氧化氮，利用A装置生成二氧化碳将整个装置内的空气赶尽，避免NO和氧气反应生成二氧化氮对气体产物的观察产生干扰；为达到此目的，应进行的操作是观察到C中变浑浊，关闭K，移动铜丝与硝酸接触；A中稀硝酸和碳酸钙反应生成硝酸钙、二氧化碳和水，反应的化学方程式是：

CaCO3+2HNO3=Ca（NO3）2+CO2↑+H2O；

（2）因铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，其离子反应为3Cu+2NO3-+8H+═3Cu2++2NO↑+4H2O，观察到气泡冒出和溶液变为蓝色；

（3）将F中的空气推入E中，发生反应2NO+O2=2NO2，E中无色气体变为红棕色，证明NO存在，则装置E和F的作用是验证NO的生成。

点睛：

性质实验方案的设计，硝酸的化学性质，氮的氧化物的性质及其对环境的影响。

8．NO虽是大气污染物，但研究表明少量NO在人体内可参与神经系统的调控。

（1）实验室用金属铜和稀硝酸制取NO的化学方程式为__________。

（2）某同学设计了如下图所示装置，研究铜丝与稀硝酸反应生成的气体确实是NO。

①反应开始后,可以观察到的现象是导管a处产生无色气体、_______。

②玻璃管的作用是_________。

③若需使反应停止.可采取的操作是________。

（3）如要在上图a管处连接收集NO气体的装置，合理的是______（填字母）。

（4）工业上利用氨气和氧气制取NO的方法是（填化学方程式）__________。

【答案】3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2OU形管右侧溶液颜色变蓝（或铜丝部分溶解）接收被气体压出U形管的液体关闭铜丝附近导气管上的旋塞C、D4NH3+5O2

4NO+6H2O

【解析】

（1）实验室用金属铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水制取NO的化学方程式为：

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O；

（2）①反应开始后,可以观察到的现象是导管a处产生无色气体、U形管右侧溶液颜色变蓝或铜丝部分溶解；②玻璃管的作用是接收被气体压出U形管的液体；③关闭铜丝附近导气管上的旋塞，产生的气体将U形管右端的溶液排开，铜丝与溶液分开，反应停止；（3）一氧化氮能与空气中的氧气反应且能污染空气，不能用排空气法收集，不溶于水且不与水反应可以用排水法收集，故符合的收集装置有CD，答案选CD；（4）工业上利用氨气和氧气在催化剂的作用下加热反应生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为：

4NH3+5O2

4NO+6H2O。

9．某化学兴趣小组为验证NO2的氧化性和NO的还原性，设计了如下装置制取NO2和NO，并验证其性质：

（1）写出甲中反应的离子方程式：

_____________________

乙中的现象是__________________________________________________

可证明NO2的氧化性；在丙中鼓入空气后的现象是_____________________________________，可证明NO的还原性。

（2）实验前丙中充满水的作用是________________________________________

（用反应的化学方程式和简要文字回答）。

（3）小华对上述实验设计提出了质疑，他认为乙中的现象不足以证明NO2的氧化性，他的理由是_________________________________________________。

你认为怎样才能准确证明NO2的氧化性？

___________________________

（简要回答出原理和现象即可）。

【答案】

（1）Cu＋