《2025年5年高考3年模拟高中化学必修第二册苏教版》

4. (2025 河北保定部分高中期中)某兴趣小组设计用铁粉将$NO$还原为${N_{2}}$（同时生成$FeO$），下列说法不正确的是 （D）

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|甲||
|乙||
|丙||
|丁||
|戊||
|己||
已知：①浓硝酸可氧化$NO$。②$NaOH$溶液能吸收${NO_{2}}$，不吸收$NO$。

A.接口的连接顺序为$a\to f\to e\to j\to i\to h\to g$（或$g\to h$）$\to b\to c\to d$
B.装置戊中发生反应的化学方程式：${2NO + 2Fe\xlongequal{\triangle} 2FeO + N_{2}}$
C.装置丁的作用是除去挥发出来的硝酸和产生的${NO_{2}}$
D.装置乙的作用是干燥气体，防止水蒸气进入戊中干扰反应

答案： 4.D 题给实验用NO与铁粉反应生成N₂和FeO，甲装置制备NO气体，制备的NO气体中混有水蒸气、硝酸蒸气和NO₂，水蒸气用P₂O₅除去，NO₂和硝酸蒸气用水除去，NO有毒，需要进行尾气处理，根据信息，先通过浓硝酸将NO氧化为NO₂，再通入NaOH溶液中除去。接口连接顺序是a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A正确；NO与铁粉反应生成氮气和FeO，其化学方程式为2NO+2Fe$\xlongequal{△}$2FeO+N₂，B正确；装置丁的作用是除去挥发出来的硝酸和产生的NO₂，C正确；浓硝酸不具有吸水性，不能做干燥剂，根据信息可知，浓硝酸的作用是将NO氧化成NO₂，便于NaOH溶液吸收，防止污染环境，D错误。

5. 创新题 （2024 江西五市九校联考）回答下列问题：
(1) 金属与硝酸反应通常不能生成${H_{2}}$，用过量${3\ \mathrm{mol· L^{-1}}\ HNO_{3}}$与铁粉反应，${HNO_{3}}$的还原产物主要是$NO$，请写出反应的离子方程式：Fe+4H⁺+NO₃⁻=Fe³⁺+NO↑+2H₂O。
有同学在查阅文献时发现文献有记载：${HNO_{3}}$与铁反应能产生${H_{2}}$。于是该同学进行了金属铁与硝酸反应能否产生${H_{2}}$及其有利条件的探究。
实验Ⅰ：${20\ ^{\circ}\mathrm{C}}$，将过量铁粉溶于${0.5\ \mathrm{mol· L^{-1}}\ HNO_{3}}$中，立即有无色气体生成，充分反应后，溶液几乎无色。
(2) 检验气体：方法如图所示。

经确认气体是${H_{2}}$，不含$NO$。实验证据是气体遇空气未见红棕色，点燃肥皂泡，发出爆鸣声。
(3) 检验溶液：取上层清液，等分为两份。
①向一份溶液中滴加${K_{3}[Fe(CN)_{6}]}$溶液，产生蓝色沉淀，说明含有${Fe^{2+}}$。
②向另一份溶液中加入$NaOH$溶液，产生灰绿色沉淀；加热至沸腾，逸出有刺激性气味的气体，用湿润红色石蕊试纸检验，试纸变蓝。综合①、②，说明实验Ⅰ中发生的反应有${Fe + 2HNO_{3}\xlongequal{} Fe(NO_{3})_{2} + H_{2}\uparrow}$，还有4Fe+10HNO₃=4Fe(NO₃)₂+NH₄NO₃+3H₂O（写出化学方程式）。
对${H_{2}}$产生的原因提出假设：在稀的硝酸溶液中，${H^{+}}$的氧化性强于${NO^{-}_{3}}$，验证如下：
(4) 实验Ⅱ：将铜粉溶于${0.5\ \mathrm{mol· L^{-1}}\ HNO_{3}}$中，经检测，发现没有H₂（填化学式）生成，初步证实假设不成立。
(5) 再次查阅文献发现：在酸性介质中，尽管电极电势数据显示${NO^{-}_{3}}$是个颇强的氧化剂，然而动力学原因导致它在稀酸中的反应一般都很慢。于是该同学改变条件重复实验Ⅰ，向${2\ \mathrm{mL}\ 0.5\ \mathrm{mol· L^{-1}}\ HNO_{3}}$中加入过量铁粉，结果如下：
|实验序号|Ⅲ|Ⅳ|Ⅴ|
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|温度|${20\ ^{\circ}\mathrm{C}}$|${40\ ^{\circ}\mathrm{C}}$|${60\ ^{\circ}\mathrm{C}}$|
|生成${H_{2}}$体积|${6.0\ \mathrm{mL}}$|${3.4\ \mathrm{mL}}$|${2.6\ \mathrm{mL}}$|
经检验，实验Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ中，${NO^{-}_{3}}$的还原产物与实验Ⅰ相同。从反应速率的角度解释温度升高${H_{2}}$体积减小的原因：温度升高，H⁺、NO₃⁻被还原的速率均增大，NO₃⁻被还原的速率增大得更多；NO₃⁻被还原时H⁺同时被消耗，H⁺得电子机会减少，导致产生的H₂体积减小。
(6) 综上所述，有利于金属与硝酸反应生成氢气的条件是较低温度、低浓度硝酸。

答案： 5.答案
(1)Fe+4H⁺+NO₃⁻=Fe³⁺+NO↑+2H₂O
(2)气体遇空气未见红棕色，点燃肥皂泡，发出爆鸣声
(3)①蓝色沉淀 ②4Fe+10HNO₃=4Fe(NO₃)₂+NH₄NO₃+3H₂O
(4)H₂
(5)温度升高，H⁺、NO₃⁻被还原的速率均增大，NO₃⁻被还原的速率增大得更多；NO₃⁻被还原时H⁺同时被消耗，H⁺得电子机会减少，导致产生的H₂体积减小
(6)较低温度、低浓度硝酸