(完整版)硝酸以及有關硝酸的計算

.

硝酸以及有關硝酸的計算

濃硫酸、硝酸反應規律總結

方程式

1. 濃硫酸與銅

2. 濃硫酸與碳

.

1、向25mL 18.4mol/LHSO溶液中加入足量的銅片并加熱，充分反應后，被還原的HSO

-1

2424

的物質的量（ ）

A．小于0.23 mol B．等于0.23 mol C．0.23 mol～0.46 mol D．等于0.46 mol

2. 銅與0.87mol/L的硝酸反應，如果NO濃度下降0.2mol/L，則溶液中c（H）同時下降

3-+

mol/L

3. 1.92g Cu投入到一定量的濃HNO中，Cu完全溶解，生成氣體顏色越來越淺，共收集到

3

標準狀況下672mL氣體，將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中，通入標準狀況下一定體積的

O，恰好使氣體完全溶于水，求通入O的體積。

22

4. 寫出濃硫酸與木炭粉在加熱條件下反應的化學方程式，并標出電子轉移關系

（2）試用上圖所示各裝置設計一個實驗，驗證上述反應所產生的各種產物。這些裝置的連

接順序（按產物氣體從左至右的流向）是（填裝置的編號）： → → →

（3）實驗室可觀察到裝置①中A瓶的溶液褪色，C瓶的溶液不褪色，A瓶溶液的作用是 ，

B瓶溶液的作用是 ，C瓶溶液的作用是 。

（4）裝置②中所加的固體藥品是 ，可確證的產物是 ，確定裝置②在整套

裝置中的位置的理由是 。

（5）裝置③中所盛溶液是 ，可驗證的產物是

.

.

硝酸是一種強氧化性酸，其強氧化性特別是硝酸參與化學反應的計算是中學化學知識

中的重點及難點，也是高考中常見的命題熱點。

一、 關于硝酸

1、氧化性酸和酸的氧化性

任何酸溶液中都有較大量H, H作為氫元素的最高價態當然具有氧化性，且只有氧化

++

性。因此，任何酸都具有氧化性，我們稱其為：“酸的氧化性”，所謂酸的通性也就是H

+

的性質，活潑金屬與酸發生置換反應放出氫氣就體現了酸（H）的氧化性。

+

氧化性酸則是指其酸根部分也擁有氧化性的酸，如硝酸。

2、硝酸在化學反應中的作用

①．只起酸的作用，如：Cu(OH)+ 2HNO==Cu(NO) +2HO

2 3 322

②．只起氧化劑的作用。如:C + 4 HNO== CO↑ +4 NO ↑+2HO

3 222

③．即起酸的作用又起氧化劑的作用，如：3FeO + 10 HNO(稀) == 3Fe(NO)+ NO↑ + 5

3 33

HO

2

3、 硝酸跟金屬反應的一般規律

①．除Au、Pt以外，硝酸能和幾乎全部金屬發生氧化還原反應。

②．硝酸越稀，其還原產物的價態越低；金屬越活潑，其還原產物的價態越低。

③．Fe、AL能被冷、濃硝酸鈍化（鈍化不是不反應）。

④．位于金屬活動順序表中H以后的金屬（Cu、Hg、Ag）能使濃硝酸還原為NO，

2

稀硝酸還原為NO。

如：Ag + 2HNO(濃) == AgNO + NO ↑+ HO

3322

3Ag + 4HNO(稀) == 3AgNO + NO↑ + 2HO

332

Zn、Mg等活潑金屬與HNO反應時，硝酸有可能被還原成NO、N等，與極稀的硝酸

3 22

反應，硝酸甚至被還原成NH.

3

HNO(稀)只能使石蕊試液變紅，不能使之褪色，因稀硝酸的氧化性不如濃硝酸強，不能

3

將石蕊氧化。

2．考查氣體制取及裝置的選擇

（1）硝酸具有強氧化性，不能用其來制取還原性氣體（如：H、、、HI、

2

HSSO

22

HBr

等）；

（2）因的氧化性強于，所以硝酸與金屬反應不會產生 ；

NO

3

H

（3）由于硝酸具有強氧化性，對橡膠制品有強腐蝕作用，所以制取時常用曲

HNO

3

頸玻璃儀器，涉及連接儀器的膠管應盡可能短，盡可能使兩玻璃接口靠近，盛放硝酸的試劑

瓶不能用橡皮塞等。

例題1、 一定量的鹽酸和過量鐵粉反應，為減緩反應速率，且不影響的總量，可向鹽

H

2

酸中加入適量的（ ）

（1）氫氧化鈉固體（2）醋酸鈉固體（3）氯化鈉溶液 （4）水 （5）硝酸鉀溶液

A. （1）（2）（3） B. （2）（3）（4）

C. （3）（4）（5） D. （1）（3）（5）

3．考查常溫下濃硝酸使鐵、鋁鈍化現象

知識要點：鐵、鋁遇冷的濃硝酸、濃硫酸均可發生鈍化。

例題2、 欲迅速除去鋁壺中的水垢又不損壞鋁壺，最佳的方法是加入下列物質中的（ ）

A. 濃鹽酸 B. 稀硝酸 C. 冷的濃硫酸 D. 冷的濃硝酸

4．考查硝酸對金屬的溶解情況

（1）Pt、Au不與硝酸反應，只溶于王水。

（2）一般情況下，在金屬活動順序表中排在氫以后的金屬與硝酸反應時，濃硝酸產生

.

?

?

.

NO

2

，稀硝酸產生NO。

例題3、用銅鋅合金制成的假金元寶欺騙行人的事件屢屢發生，下列不易區別其真偽的方法

是（ ）

A. 測密度 B. 放入硝酸中 C. 放入鹽酸中 D. 觀察外觀

?

5．考查與有關的溶液中離子共存問題

NO

3

知識要點：在中性或堿性溶液中氧化性極弱，通常認為不顯氧化性；而在

NONO

33

酸性溶液中將會顯示極強的氧化性，可以氧化許多具有還原性的微粒（如：

S、HS、

??2???2

等），使之在溶液中不能大量共存。

I、Br、HSO、SO、Fe

33

??

2??

例題4、 在pH=1的無色溶液中，下列各離子組因發生氧化還原反應而不能大量共存的是

（ ）

A.

NH、K、Na、CO、NO

433

B.

K、Na、Fe、SO、NO

43

C.

K、Na、NH、HCO、AlO

432

?????

?????

??2?2??

???2??

D.

K、NH、Na、NO、I

43

三、關于硝酸與金屬反應的計算

硝酸與金屬的反應都是氧化還原反應，氧化劑一定是HNO，還原劑一定是金屬。因金

3

，

屬活潑性的不同、HNO濃度的變化，導致還原產物的多樣性和不確定性，致使方程式的書

3

寫都十分困難，有一定難度。解決此類問題的關鍵在于：抓住“兩個守恒”“三個關系”。

1． 兩個守恒

①．整個反應過程中，氧化劑（HNO）的得電子數恒等于還原劑（金屬）的失電

3

子數。

②．生成物中的N元素均來自反應物中的HNO（無論含N元素的生成物有幾種），

3

因此存在N元素守恒。

2． 三個關系

①． HNO的總物質的量等于起酸作用的HNO的物質的量與起氧化劑作用HNO

3 3 3

的物質的量之和。

②．起酸作用的HNO的物質的量等于實際參加反應的金屬的物質的量與金屬在生

3

成物中化合價的乘積。

③．起氧化劑作用的HNO的物質的量等于生成物中N元素的物質的量之總和。

3

例題5、 若使12.8g銅與一定量的濃硝酸反應，Cu耗完時，共產生5.6L（標況下）的氣體。

所耗硝酸的物質的量為多少？

四、破疑解難，理清概念

1． NO何時才有氧化性？

3

-

NO在中性和堿性溶液中無氧化性，可與S、SO、Fe等還原性離子共存，在

33

- 2- 2- 2+

酸性溶液中有強氧化性。

2． 檢驗NO的一般方法

3

-

.

.

硝酸鹽或硝酸鹽的濃溶液與銅及濃硫酸反應，會產生紅棕色氣體和藍色溶液。（濃

硫酸與硝酸鹽反應生成硫酸鹽和硝酸---高沸點酸制低沸點酸，硝酸再與銅反應生成硝酸銅放

出NO或者NO）

2

3． 濃硝酸和濃鹽酸往往都呈現黃色，原因相同嗎？

不相同。濃硝酸具有不穩定性，易分解生成NO，使溶液顯黃色。濃鹽酸呈現黃

2

色是因為生產過程中溶解有Fe。

3+

4． 作過銀鏡實驗的試管用濃硝酸清洗好還是用稀硝酸清洗好？

3Ag + 4HNO(稀) == 3AgNO + NO↑ + 2HO

332

Ag + 2HNO(濃) == AgNO + NO ↑+ HO

3322

從充分利用原料和環保角度看，當然用稀硝酸清洗好。

5. 濃硝酸與銅反應的還原產物一定是NO嗎？

2

不一定。隨著反應的進行，HNO不斷消耗，水不斷生成，濃硝酸將逐漸變成稀硝酸，

3

還原產物也將改變。

6. 濃硝酸在反應中通常被還原為NO，硝酸根只得一個電子；稀硝酸在反應中通常被

2

還原為NO，硝酸根得三個電子，是否說明稀硝酸的氧化性強于濃硝酸？

不能這樣說。眾所周知：Na的還原性強于AL，但Na在反應中只能失一個電子，而

AL卻能失三個電子。可見，氧化性、還原性的強弱決定于得失電子的難易程度，而不是得

失電子個數的多少，這從濃硝酸與銅的反應速率遠高于稀硝酸與銅的反應速率可以證實。

五、習題

1．（2000年高考全國卷）在一定條件下，NO跟NH可以發生反應生成N和HO。現

322

有NO和NH的混合物1 mol，充分反應后所得產物中，若經還原得到的N比經氧化得到的

32

N多1.4g。

2

（1）寫出反應的化學方程式并標出電子轉移的方向和數目。

（2）若以上反應進行完全，試計算原反應混合物中NO與NH的物質的量可能各是多少。

3

2．有一硫酸和硝酸的混合溶液，取出其中的10mL，加入足量的BaCl溶液，過濾、洗

2

滌、烘干后，得到9.32g沉淀。濾液跟4mol/L NaOH溶液反應，用去35mL堿液時恰好中和。

⑴求混合溶液中HSO和HNO的物質的量濃度。

243

⑵另取10mL原混合酸溶液，加入3.2g銅粉共熱，標準狀況下可收集到多少毫升氣

體？

.

.

3、某金屬單質跟一定濃度的硝酸反應，假定只產生單一的還原產物。當參加反應的金

屬單質與被還原硝酸的物質的量之比為2∶1時，還原產物是 ( )

C.NO D.N

2 22

4、14g銅銀合金與足量的某濃度的硝酸反應，將放出的氣體與1.12L氧氣（標準狀況）

混合，通入水中，恰好被全部吸收，則合金中銅的質量為多少克?

5、（04年天津理綜）將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解產生NO

和NO混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L。請回答：

2

（1）NO和NO的體積分別為多少升？所得氣體的平均相對分子質量為多少？

2

（2）待產生的氣體全部釋放后，向溶液加入Vml a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液

中的Cu全部轉化成沉淀，則原硝酸溶液的物質的量濃度為多少？

2+

（3）將盛有此氣體的容器倒扣在水中，通入標況下一定體積的O，恰好使氣體完全溶

2

于水中，則通入O的體積是多少？若使用30％的雙氧水需多少克？

2

6、76.8mg銅與適量濃HNO反應，銅全部作用后，如果NO減少2.2×10mol，則溶液

33

--3

中H同時下降。

+

A．2.2×10mol B．3.2×10mol C．4.4×10mol D．4.8×10mol

-3-3-3-3

.

.

參考答案與解析：

1、（1）

（2）6 mol NO還原得到3 mol N，4 mol NH氧化得到2 mol N，兩者相差1 mol N。現

2322

相差1.4g，，相當于0.3 mol NO和0.2 mol NH反應。

1.4g

?0.05mol

3

?1

28g?mol

依題意NO和NH的總物質的量為1mol，其中必有一種為過量，所以有兩種情況：

3

0.3 mol NO和0.7 mol NH或0.2 mol NH和 0.8 mol NO

33

2、理清題意：在硫酸和硝酸的混合溶液中加入足量的BaCl溶液，因硝酸不反應、BaCl

22

溶液為足量，所以n(HSO)=n(BaSO)，原硫酸中的氫離子全部進入溶液；NaOH物質的量即

244

為混合酸中氫離子總物質的量；銅片不和稀硫酸反應。

3.2g

⑵n(Cu)=

?0.05mol

9.32g

64g/mol

解：⑴n(HSO)=n(BaSO)=

244

?0.04mol

233g/mol

3Cu＋ 2NO＋ 8H=3Cu+ 2NO↑+ 4HO

32

-+2+

+-

3 2 8 2

n(H)總＝n(OH)=4mol/L×0.035L=0.14mol

0.05mol 0.06mol 0.14mol n(NO)

n(HNO)=0.14mol－0.04mol×2=0.06mol

3

0.04mol

(HSO)=

c

24

?4mol/L

0.01L

0.06mol

(HNO)=

c

3

?6mol/L

0.01L

∵ ∴Cu完全反應

0.050.140.06

??

382

V(NO)=22.4L/mol×10mL/L×n(NO)=747mL

3

3、C; 若金屬為+1價，失電子數為2，HNO被還原為+3價；金屬為+2價，失電子數為4，

3

HNO被還原為+1價；金屬為+3價，失電子數為6，已不可能。

3

4、解：設：Cu、Ag的物質的量分別為x、y

?

64g?mol?x?108g?mol?y?14g

?1?1

?

x?0.05mol

?

∴n(Cu)=0.05mol×64g·mol

-1

?

?

?

1.12L

?42x?y?

?

y?0.1mol

?

=3.2g

22.4L?mol

?1

?

5、解：⑴設：NO和NO的物質的量分別為x、y n(Cu)= n(氣體)＝

2

32.64g

?0.51mol

64g/mol

11.2L

?0.5mol

22.4l/mol

???

??

x?y?0.5molx?0.26mol

?

V(NO)?0.26mol?22.4L/mol?5.82L

??

V(NO)?0.24mol?22.4L/mol?5.38L

3x?y?0.51mol?2y?0.24mol

2

??

?

M＝∴氣體的平均相對分子質量為

0.26mol?30g/mol?0.24mol?46g/mol

?37.68g/mol

0.5mol

37.68

2++-

⑵反應終點時Cu全部轉化為沉淀，溶液中只有NaNO，即n(Na)=n(溶液中的NO)

33

又∵n(被還原的HNO)=n(氣體)＝0.5mol

3

n(溶液中的NO)?n(被還原的NO)

33

??

aV?10?0.5

?3

＝

∴c(HNO)=

3

V(溶液)

0.14

⑶通入O使重新生成HNO，從結果來看相當于Cu和O（或HO）發生氧化還原反應，因

23222

此Cu和O（或HO）之間得失電子守恒。

222

4 n(O)=2 n(Cu) n(O)=0.255mol V(O)=5.712L

222

??

2n(HO)=2 n(Cu) n(HO)=0.51mol m(雙氧水)＝

2222

??

+-2+

0.51mol?34g/mol

?57.8g

30%

6、C；寫出離子方程式便一目了然：Cu+4H+2NO=Cu+2HO+2NO

322

.