硝酸与金属反应总结.docx

1、硝酸与金属反应总结金属和硝酸反应的分类题型一、知识要点： 硝酸是一种很强的氧化剂，不论稀、 浓硝酸都有氧化性。 硝酸越浓氧化性越强。同浓度的硝 酸温度越高氧化性越强。硝酸浓度不同，氧化能力不同。硝酸能氧化除 Pt、 Au 之外的绝大多数金属，当硝酸与金属反应时条件不同，硝酸的还原产物不同。具体如下：一般情况下， 在金属活动顺序表中排在氢以后的金属与硝酸反应时， 浓硝酸剧烈反应， 生 成硝酸盐和 NO2 ，与稀硝酸反应常需加热，生成硝酸盐和 NO ，在反应中硝酸均既表现氧化 性又表现酸性。常温时，铝、铁遇冷的浓硝酸产生钝化现 象，而稀硝酸则可与它们反应。若加热，解除钝化则发生反应。 如：铁在过量

2、的浓硝酸中加热发生反应为： Fe+6HNO3(浓) Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O(注意：铁与硝酸反应时，无论硝酸是否过量，开始时总是把 Fe 氧化成 Fe3+)铁过量时再与 Fe3+反应生成 Fe2+， NO 气体是铁与硝酸反应生成 Fe3+产生的。 Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO +2H2O 3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO +4H2O 设 n(Fe):N(HNO3)=a ，则 a1/4 时，按进行； a3/8 时，按进行； 1/4 a3/8 时，两者都有。 如： Fe HNO3=2Fe(NO3)3+3Fe(NO3)2 +4NO +2H2O 比例关系：

3、 HNO3 NO 可认为是反应后 Fe过量。 Fe + 2Fe(NO3)3 = 3Fe(NO3)2 当硝酸与金属活动顺序表中排在氢以前的金属如镁、 锌铁等反应时， 由于金属的强还原性， 还原产物较为复杂。除可生成 NO2 或 NO 外，在更稀硝酸中还可产生 N2O 、N2、NH3 等。 一般情况下， 对于同一种还原剂来说， 硝酸越稀则还原产物中氮元素的价态越低。 浓硝酸被 还原的主要产物是 NO2，稀硝酸被还原的产物主要是 NO ；再如较稀的硝酸还原产物主要是 N2O ，而更稀的硝酸则被还原成 NH3(NH3 与 HNO3 反应生成 NH4NO3 )。当然，硝酸与 金属发生的氧化还原反应比较复

4、杂， 这里对硝酸的还原产物也只是粗略地划分， 并没有很明 显的界限。二、常见分类题型： 概念型： 下列关于硝酸的叙述正确的是( C)A 稀硝酸是弱酸，浓硝酸是强酸 B 铜与浓硝酸和稀硝酸都能反应生成二氧化氮C浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 D 稀硝酸与活泼金属反应放出氢气，而浓硝酸则使金属钝化变式： 用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。 下列不易区别其真伪的方法是 (D )A 测定密度 B 放入硝酸中 C放入盐酸中 D观察外观变式：欲迅速除去水壶底部的水垢，又不损坏铝壶，最好的方法是用( D ) A浓盐酸 B稀硝酸 C冷的浓硫酸 D 冷的浓硝酸变式：将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显现象发

5、生；但加入某盐后 ,发现铜粉质量逐渐减少，同时有气体产生，则该盐可能是 (C )A硫酸铁 B 硫酸锌 C硝酸钾 D 氯化钠变式：等质量的铜分别与足量浓硫酸、稀硝酸充分反应，下列说法正确的是( BD ) A 被还原的酸的物质的量相等 B 被氧化的铜的物质的量相等C提供 H+ 的酸的物质的量相等 D转移电子的物质的量相等变式：相同质量的铜分别与足量的浓硝酸和稀硝酸完全反应 (硝酸的还原产物分别是 NO2 和 NO )，在相同条件下用排水法收集反应产生的气体。下列叙述正确的是( D)A 硝酸浓度越小，氧化性越强 B硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少C硝酸浓度越大，产生的气体越少 D 两者用排水法收集到的气

6、体体积相等变式：将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( B ) A 反应速率：两者相同 B 消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C反应生成气体的颜色：前者浅，后者深 D 反应中转移的电子总数：前者多，后者少变式：用以下三种途径来制取相等质量的硝酸铜： 用以下三种途径来制取相等质量的硝酸铜：(1) 铜跟浓硝酸反应； (2) 铜跟稀硝酸反应；(3)铜先跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述中正确的是( AD )A 三种途径所消耗的铜的物质的量相等 B 三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等C所消耗的铜的物质的量是：途径 (3)途径(1)途径 (2) D所消耗的硝酸的物

7、质的量是：途径 (1)途径 (2)途径 (3)计算型：守恒法例 1、 1.92gCu 与一定量的浓硝酸作用，当收集到 1.12LNO 和 NO2 标况下的气体时， Cu 全 部反应完，则反应中消耗的硝酸为 mol ，被还原的硝酸为 mol ，转移的电子为mol 。 (0.11、 0.05、 0.06)变式： 13g锌与硝酸溶液反应，共消耗了 31.5g 硝酸，硝酸的还原产物是( A) A NH4NO3 或 N2O B只有 N2O C只有 NO D只有 N2变式： mg 铁屑与含有 ngHNO3 的硝酸溶液恰 好完全反应，若 m:n=1:2.7 ，该反应的化 学方程式为 (假设还原产物只有一种，

8、 且只生成一种盐) 含 ngHNO3 稀硝酸溶液恰好使 5.6g 铁粉完全溶解，若有 n/4gHNO3 被还原成 NO(无其 它产物)则 n 的范围为 。某条件下锌和硝酸反应时的物质的量之比为 2：5，此时硝酸的还原产物是 。答案： 5Fe + 12HNO3 = 5Fe(NO3)2 + N2 + 6H2O16.8 n 25.2 N2O 或 NH4NO3变式： 14g 铁粉全部溶于某稀硝酸中，恰好反应，放出 NO 气体后得到溶液 1L 。称量所 得溶液，发现比原硝酸溶液增重 8 克。则原溶液中硝酸的浓度为（ C ）A 0.4 mol/L B 0.6 mol/L C0.8 mol/L D 1.0m

9、ol/L变式：一定量铜在某浓硝酸溶液中完全溶解。 已知参加反应的 30gHNO3 中被还原的 HNO3 质量为 13 g，则生成的 NO 和 NO2 的体积比为 （ 同温同压下测定 ）（ C）A. 1:1 B. 1:2 C. 2:11 D. 4:1变式： mg 铜与一定浓度的硝酸完全反应放出 V1L 气体， 将所得气体通过足量水后收集到 V2L 气体，欲使 V2L 气体完全转化为硝酸，所需氧气的物质的量为（气体体积均在标准状 况下测定，且不考有 N2O4 的生成）（ BC）AV1 89.6mol BV2/89.6mol Cm/128mol D 无法确定变式： Cu 与 1molL-1 的硝酸反

10、应，如果 NO3-浓度下降 0.2mol L-1, 则溶液中 c（H+） 同时下降 （ D ）A 0.2mol L-1 B.0.4mol L-1 C.0.6mol L-1 D.0.8mol L-1变式： 6.4g 铜和过量的硝酸充分反应，硝酸的还原产物有 NO、 NO2，反应后溶液中所含H+为 nmol,此时，溶液中所含 NO3- 的物质的量为 （ C ） A.0.28mol B.0.31mol C.（n+0.2）mol D.（n+0.4）mol 始终态法 始终态的运用使许多复杂问题简单化，在化学计算中具有非常重要的地位。 从反应态和最终状态看。例： Mg 、Cu 合金 6.4g 完全溶于浓硝

11、酸中，若反应中硝酸被还原，只产生 4480mLNO2 和 336mLN2O4 ，反应后的溶液中加足量的 NaOH 溶液，生成的沉淀的质量为 8.51 g。 解析：反应中铜镁合金失去电子， 最终转化为 Cu（OH）2 和 Mg（OH）2 沉淀， 比较始态和终态， 固体增加的质量为 OH 的质量，而 OH的物质的量等于转移的电子的物质的量，再根据 气体计算转移的电子的物质的量。变式：一定量的 Fe和 Fe2O3 的混合物投入 250mL 浓度为 2mol/L 的硝酸溶液，反应完成 后，生成 1.12L NO （标准情况下） 。在向反应后的溶液中加入 1mol/L 的 NaOH 溶液，要使 铁元素完

12、全沉淀下来，所加入的 NaOH 溶液的体积最少是（ A ） A450mL B500mL C 400mL D不能确定变式 1.92gCu 投入到一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体的颜色越来越浅，共收 集到 672mL 的气体（标况） 。将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标况下一定体积的氧 气，恰好使气体完全溶于水，则通入的氧气的体积为（ C） mLA168 B224 C336 D 504极限法 硝酸与铁反应，随用量的不同，产物可能是 Fe（NO3）2 或 Fe（NO3）3 ，这时可用极限法解。如 果产生的气体产物不单一，可能也要用极限法解。例：把 22.4g 铁完全溶解于某浓度的硝酸中，

13、反应和集到 0.3molNO2 和 0.2molNO 。下列说 法正确的是（ D ）A 反应后生成的盐只有 Fe（NO3）3 B 反应生成的盐只有 Fe（NO3）2C产物中 Fe（NO3）3 和 Fe（NO3）2 的物质的量之比为 3： 1 D产物中 Fe（NO3）3 和 Fe（NO3）2 的物质的量之比为 1： 3 变式 0.03molCu 完全溶于硝酸，产生的氮的氧化物 NO、 NO2 、N2O4 混合气体共 0.05mol ，该混合气体的平均相对分子质量可能是（ BC）A30 B46 C50 D 66解析： 假设 0.05mol 气体全部是 NO 则转移 0.15mol 电子； 假设 0

14、.05mol 气体全部是 NO2 则转移 0.05mol 电子；假设 0.05mol 气体全部是 N2O4 则转移 0.10mol 电子。而实际 0.03molCu 在反应中转移 0.06mol 电子，因为 0.06 介于 0.05 和 0.15 之间、 0.05 和 0.10 之间；所以用极 限法判断极盛可能有两种极限。气体为 NO2 和 NO 的混合气体，经计算平均相对分子质量为 44.4气体为 NO2 和 N2O4 的混合气体，经计算平均相对分子质量为 55.2 讨论法例锌与硝酸反应，若有 1mol 硝酸参加反应，就有 0.8mol 电子发生转移，此时硝酸的还原产 物中氮元素的化合价为

15、。变式： 某金属单质跟一定浓度的硝酸反应， 假定只产生单一的还原产物。 当参加反应的单 质与被还原硝酸的物质的量之比为 2： 1时，还原产物是ANO2 B NO CN2O DN2变式： 3.25g 某金属单质跟过量稀硝酸反应时，示观察到有气体放出，但测知生成物中有NH4NO3. 当向反应后的溶液中加入过量热的烧碱溶液时，有气体放出，其体积为 280mL（ 标况）求如用 R表示该金属，写出 R 与硝酸反应的化学方程式。R 是哪种金属？（写出推断过程）解：设 R在反应中显 +n 价，则反应式为： 8R + 10nHNO3 8R（NO3）n + nNH4NO3 + 3nH2O n（NH3）=0.01

16、25mol8R nNH4NO3 nNH38Rgnmol3.25g 0.0125molR=32.5n 讨论： n=2 时，锌符合。 关系式法体的质量为（ BD ）g陷阱型：例： 1L 稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为 0.1mol/L 和 0.4mol/L 。若向该混 合液中加入足量的铜粉。则最多能溶解铜粉的质量为（ D） gA2.4 B 3.2 C6.4 D 9.6变式： 有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸， 其中 H2SO4 和 HNO3 物质的量浓度分别为 4mol/L 和 2 mol/L ，取 10mL 此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标况下的 气体多少升？（ 0

17、.672L ）变式：铁铜 混合物加入不足量的硝酸，反应，剩余金属 m1g ，再向其中加入一定量稀硫酸，充分振荡后，剩余金属 m2g，则 m1 与 m2 的关系是（ A）Am1m2 Bm1=m2 Cm1 可能等于 m2 Dm1 可能大于 m2变式：在 100mL 混合液中，HNO3 和 H2SO4 的物质的量浓度分别是 0.4mol/L 和 0.1mol/L ， 现向该混合液中加入 1.92g 铜粉，经加热充分反应后，所得溶液中的 Cu2+ 的物质的量浓度 （mol/L） 是多少？（ 0.225）图像型： 例：铜和硝酸反应的物质的量关系如图所示， 纵坐标表示消耗铜的物质的量， 横坐标表示消 耗硝

18、酸的物质的量，坐标图中各条线表示下列反应：A 、铜和浓硝酸 B 、铜和稀硝酸 C、铜和被还原的浓硝酸 D 、铜和被还原的稀硝酸Q 表示反应 D ；P 表示反应 C ；S 表示反应 B ； T 表示反应 A 。变式： 实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时， 硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素 的化合价越低。某同学取一定量的铝铁合金与一定量的很稀的硝酸充分反应，反应过程中， 无气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入 4mol?L-1 的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠 溶液体 积（mL ）与产生的 沉淀的物质的量（mol ）的关系如下图所示 。：试回答下列问题：图中 OC 段没有沉淀生成，此阶段发生

19、的离子方程式为： 在 DE 段没有沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为：。上述现象说明溶液中 结合 OH 的能力比 强（填离子符号） 。 B 与 A 的差值 mol 。mL。B 点对应的沉淀量为 mol，C 点对应的溶液体积为实验型： 例：烧瓶中放入铜片与稀硝酸， 用酒精灯加热来制取较为纯净 的 NO（即不含 NO2 ），反应开 始后发现烧瓶中充满红棕色气 体，这时的操应为（ D ）A立即接上收集容器，用向上排空气法收集 B待烧瓶中红棕色消失后，用向上排空气法收集 C待烧瓶中红棕色气体消失后，用排水法收集 变式：向浅绿色的颜色变化应该是（ A 颜色变浅D立即用排水法收集 Fe

20、（NO3）2 溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的 C） B逐渐加深 C没有改变 D 变为棕黄色加入一小块铜片后，观察不到明显现象。然后再加入适量硝变式：在盛稀硫酸的试管中， 酸钾晶体并微热，可观察到的现象是 ， 写出反应的离子方程式 。答案： 铜片逐渐溶解， 溶液变为蓝色， 产生无色气体且该气体在试管上部变为红棕色 3Cu + 2NO3 + 8H+ 3Cu2+ + 2NO + 4H2O 变式：欲用浓硝酸法（测定反应后生成气体的量）测定某铜银合金中铜的质量分数， 但资 料表明：反应中除生成 NO2 气体外还会有少量的 NO 生成； 常温下 NO2 和 N2O4 混合 存在，在低于 0 时几乎只有无色

21、的 N2O4 液体或晶体存在。 为完成测定并验证有 NO 生成， 有人设计如下实验装置。 实验开始前要先打开 A2NO2 N2O4 是放热反应， 升高温度可使平衡 向吸热方向（逆向）移动，无色的 N2O4 减少，红棕色 NO2 增多，便于观察。 （或降温可使 平衡正向移动，无色 N2O4 增多， NO2 减少，不易观察到红棕色 （4）打开 K1 、K2 持续通入一段时间的 N2 和 O2 （ 5）装置 C 中烧瓶在实验前后增加的质量 （6）向反应后的混合溶液中加入过量的 NaCl 溶液，过滤、洗涤、干燥沉淀，称量生成的 AgCl 沉淀质量， 然后进行计算。 （ 变式：在进行某实验探究过程中，

22、一些学生发现等质量的铜片分别与等体积（均过量）的 浓硝酸和稀硝酸反应，所得溶液前者为绿色，后为蓝色。 针对这种现象，学生们进行了讨论后，出现了以下两种观点：一种认为， 这可能是 Cu2+浓度的差异引起的， 你同意这种看法吗 ? （填“同意” 或“不同意” ），原因是 。另一种认为，呈“绿色”是 Cu2+ 与 NO2 混合的结果。请你设计出一个实验方案证明之，你 设计的实验方案是 。 请写出铜与稀硝酸反应的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目：。不同意 浓硝酸、稀硝酸均过量， Cu 全部转化为 Cu2+，则在同体积的溶液中 Cu2+ 浓 度相同、溶液颜色应该相同 加水稀释看能否由绿色变为蓝色

23、离子方程式及标 出电子转移的方向和数目（略）变式： 下列装置中间的试管收集浓硝酸和铜反应所生成的气体， 最终可使收到的气体中空 气的含量最少的是（ C ）变式：某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱， 按下图装置进行实验（夹持仪器已 略去）。实验表明浓硝酸能将 NO 氧化成 NO2 ，而稀硝酸不能氧化 NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3 mol L 稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与 NO 反应，能与 NO22NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O 实验应避免有害气体排放到空气中。装置、中盛放的药品依次是 。滴加

24、浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后装置中发生反应的化学方程式是该小组得出的结论所依据的实验现象是实验结束后， 同学们发现装置中溶液呈绿色， 而不显蓝色。 甲同学认为是该溶液中硝酸 铜的质量分数较高所致， 而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。 同学们分别设计了以 下 4 个实 验来判 断两种看法是否正确。 这些 方案中可行的是（选填 序号字母）a加热该绿色溶液，观察颜色变化b加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化 c向该绿色溶液中通入氮气， 观察颜色变化d向饱和硝酸铜溶液中通人浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化3mol L-1 稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液（ 2）通入

25、CO2 一段时间，关闭弹簧夹，将装置 中的导管末端伸入倒置的烧瓶内（ 3）Cu4HNO3（浓）=Cu（NO3）2 2NO22H2O（4） 将 NO2 转化为 NO 3NO3H2O=2HNO3 NO（ 5）装置中液面上方气体仍为无色，装 置中液面上方气体有无色变为红棕色（ 6） acd工业型：例：工业上用铜屑和浓硝酸为原料制取硝酸铜， 在实际生产中， 需把浓硝酸用等体积水稀释。 试回答： 用稀硝酸而不用浓硝酸的原因是 。 从经济效益和环境保护角度考虑，设计制取硝酸铜最适宜的方法，用化学方程式表示 为。发现生成等物质的量的硝酸铜，用稀硝酸时，消耗原料较少，且产生污染物的量也较少。 变式：现有下列三

26、个方案用于制取硝酸铜，要求：不污染环境 原料利用率高。请对下 列三个方案加以评价。方案一：用铜屑与浓硝酸作用。方案二：用铜屑与中等浓度的硝酸作用，生成的 NO 和 NO2 气体用 NaOH 吸收。 方案三：先将铜屑在空气中灼热，使其完全氧化，再用硝酸溶解上述产物。方案一的制备反应为： Cu+4HNO3 （浓） 4molCu (NO3)2+2NO2 +2H2O 。制备 1mol Cu (NO3)2 需 4mol HNO3 ，反应放出的 NO2 未处理， 对环境有污染。方案二的制备除含方案一反应外还有反应： 3Cu+8HNO3=3Cu (NO3)2+2NO+4H2O ，制备 1mol Cu (NO

27、3)2 需HNO3 。反应放出的 NO2 和 NO 可基本被吸收，对环境污染较小。方案三的制备反应也有两个： 2Cu+O2 = 2CuO, CuO+2HNO3=Cu (NO3)2+H2O ，制备 1mol Cu (NO3)2 需 2molHNO3 ，对环境的污染也较小。小结：虽然金属与硝酸反应很复杂， 但究其本质， 我们不难发现参加反应的硝酸可分成两部分， 一 部分体现酸性与金属阳离子结合生成盐， 一部分体现气体氧化性得到电子还原为低氮的低价 化合物。因此 我们可以总结出以下 3 个解题技巧：匹配原则： 生成盐中硝酸根离子的物质的量等于金属离子的物质的量 (或金属) 与该金属 表现化合价之积。

28、电子守恒： 金属失去的电子的物质的量等于硝酸被还原生成氮的氧化物或其它产物时得到 的电子的物质的量。物料守恒：参加反应的硝酸可分两部分， 一部分体现酸性生成盐， 一部分体现氧化性被还原，故发反应的硝酸的物质的量等于生成盐中硝酸根离子的物质的量加还原产物中氮原子物 质的量。综合考查：现有 Fe和 Cu 组成的合金，其中 Fe、Cu 的总物质的量为 a mol， Cu 的物质 的量分数为 x，全部投入含 b mol HNO3 稀溶液中，微热使其充分反应， 且硝酸产物只有 NO， 试回答下列问题：(1)、用微粒符号填写下列空白(列出全部可能出现的情况) 。残留固体成分溶液中的金属离子2)、当溶液中离子只有 Fe 2、 Cu2时，则 b 的取值范围是(用 a、 x 表示)：