談?wù)勏∠跛崤c濃硝酸的氧化性

1、談?wù)勏∠跛崤c濃硝酸的氧化性 河北省宣化縣第一中學(xué) 欒春武在中學(xué)教科書中有這樣兩個化學(xué)方程式：Cu + 4HNO3（濃）=Cu（NO3）2 + 2NO2f + 2H03Cu + 8HN0 3（?。?3Cu（NO 3）2 + 2N0 f + 4H0可見，濃硝酸的還原產(chǎn)物是NO?,稀硝酸的還原產(chǎn)物是 NO。不少同學(xué)認(rèn)為這兩個反應(yīng)+5+4的反應(yīng)物相同,只是硝酸的濃度不同, 反應(yīng)的結(jié)果：第一個反應(yīng)中 N 被還原成了 N ；而第二+5 +2 個反應(yīng)中 N 被還原成了 N 。由此得出稀硝酸的氧化性比濃硝酸的氧化性強(qiáng)的錯誤結(jié)論。+5一般說來，硝酸氧化性的強(qiáng)弱并不是根據(jù)硝酸（實際是N）被還原的產(chǎn)物的化合價改變的

2、大小來決定的,而是由硝酸的濃度來決定的,硝酸越濃,它的氧化能力就越強(qiáng)。例如：（ 1）稀硝酸與硫化物反應(yīng)時,只能將S2 離子氧化成單質(zhì)硫,而濃硝酸與硫化物反應(yīng)時,能將 S2 離子進(jìn)一步氧化成 SO42 離子。3CdS + 8HNO 3（?。?= 3Cd （NO 3）2 + 2NO f +4H2O + 3S JPbS + 8HNO3（濃）=PbSO4 + 8NO2f + 4H0（ 2）稀硝酸只能把砷氧化成亞砷酸,而濃硝酸則進(jìn)一步把亞砷酸氧化成砷酸。As + HNO 3（?。?+ H20 = H3ASO3 + NO fH3ASO3 + 2HNO 3（濃）=H3ASO4 + 2NO2 f + HO（

3、3）稀硝酸只能將氫碘酸氧化成單質(zhì)碘,而濃硝酸則能把氫碘酸氧化成碘酸。6HI + 2HNO 3（?。?= 3I2+ 2NOf + 4H2OHI + 6HNO 3（濃） = HIO3+ 6NO2f + 3H2O（4）鉑、金等貴金屬不易被濃硝酸氧化,但 1體積濃硝酸和 3體積濃鹽酸組成的混合 物溶液（俗稱王水）卻能溶解鉑和金。 + Au + 4Cl + NO3 + 4H+= AuCl 4 + NOf + 2H2O +23Pt + 18Cl + 4NO3 + 16H+= 3PtCl 62 + 4NOf + 8H2O雖然鉑、金不易被濃硝酸氧化， 但當(dāng)有C離子存在時，和產(chǎn)物Au3+離子（或Pt4+離子）

4、結(jié)合，生成了絡(luò)離子AuCI 4（或PtClq"），從而降低了 Au3+離子（或Pt4+離子）的濃度， 金屬就被繼續(xù)氧化了。（ 5）當(dāng)硝酸與金屬活動性順序表中排在氫以前的活潑金屬如鎂、鋅、鐵等反應(yīng)時,除 可生成NO?或NO夕卜，在更稀的硝酸中還可產(chǎn)生20、N2、NH3等。例如：14Mg + 10HNO 3（1 mol L- ） = 4Mg （NO 3）2 + NH4NO3 + 3H?014Mg + 10HNO 3（2 mol L- ） = 4Mg （NO 3）2 + N?OT + 5H2O3Mg + 8HN0 3（6 mol L1） = 3Mg （NO 3）2 + 2N0 f + 4H

5、0Mg + 4HN0 3(16 mol L1) =Mg (NO 3)2 + 2NO2T + 2HO可見，對于同一種還原劑來說，硝酸越稀被還原的程度越大。濃硝酸(1216 mol L 一1)1被還原的主要產(chǎn)物是 N02,稀硝酸(68 mol L )被還原的產(chǎn)物主要是 NO ;再稀如2 mol L 的硝酸還原產(chǎn)物主要是 20，而更稀的硝酸(1 mol L)則被還原成NH3 (NH3與HNO3 反應(yīng)生成NH4NO3)。(6)鐵、鋁在冷的濃硝酸中發(fā)生鈍化現(xiàn)象。+5總之，硝酸的強(qiáng)氧化性來自硝酸根中的N元素，而不是硝酸電離出來的H+，這種氧化性的強(qiáng)弱還跟溫度(溫度越高氧化性越強(qiáng))、酸度(如硝酸根在中性或弱

6、酸性溶液中難以表現(xiàn)出氧化性，如硝酸亞鐵中的Fe2 NO3可以穩(wěn)定存在，但加鹽酸時，F(xiàn)e2+卻被NO3氧化成了 Fe3+)等有關(guān)。物質(zhì)氧化性的強(qiáng)弱是指氧化其它物質(zhì)的能力，濃硝酸與銅反應(yīng)比稀硝酸與銅反應(yīng)劇烈的多，說明濃硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化能力強(qiáng)。而不能從其本身被還原的程度大小來比較例如：【例題】(2009年北京高考27題)某學(xué)習(xí)小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強(qiáng)弱，按下圖裝置進(jìn)行試驗(夾持儀器的裝置已略去)。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結(jié)論是濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸。可選藥品：濃硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳已知：氫氧化鈉

7、溶液不與 NO反應(yīng)，能與NO?反應(yīng)2NO2 + 2NaOH = NaNOs + NaNO2 + H2O(1) 實驗應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中，裝置、中盛放的藥品依次是(2) 滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后(3) 裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 (4) 裝置的作用是 ，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 (5) 該小組得出的結(jié)論以據(jù)的試驗現(xiàn)象是 (6) 試驗結(jié)束后，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)裝置中溶液呈綠色，而不顯藍(lán)色。甲同學(xué)認(rèn)為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高所致，而乙同學(xué)認(rèn)為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學(xué)們分別設(shè)計了以下4個試驗來判斷兩種看法是否正確。這些方案中可行的是(選填序號字母)a.

8、 加熱該綠色溶液，觀察顏色變化b. 加水稀釋綠色溶液，觀察顏色變化c. 向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化d. 向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化【解析】 本題主要考查 HNO3的性質(zhì)、化學(xué)基本實驗設(shè)計和評價能力。( 1)根據(jù)裝置 特點和實驗?zāi)康模b置是收集 NO,裝置中盛放 NaOH溶液吸收NO2，因為要驗證稀 HNO3不能氧化NO,所以裝置中應(yīng)該盛放稀硝酸。(2) 由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產(chǎn)生干擾，所以滴加濃HNO3之前需要通入一段時間 CO2趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)防止反應(yīng)產(chǎn)生的 NO氣體逸出。(3) Cu 與濃

9、 HNO3 反應(yīng)生成 Cu(NO3)2、NO2、出0:Cu + 4HNO3(濃)=Cu(NO 3)2 + 2NO2f +2 HO。(4) 裝置中盛放 出0，使NO2與 出0反應(yīng)生成NO: 3NO2 + H2O = 2HNO 3 + NO。(5) NO通過稀HNO3溶液后，若無紅棕色 NO?產(chǎn)生，說明稀 HNO3不能氧化NO, 所以盛放稀HNO3裝置的液面上方?jīng)]有顏色變化即可說明之。裝置中盛放的是濃hno3, 若濃HNO3能氧化NO則裝置液面的上方會產(chǎn)生紅棕色氣體。(6) 要證明是 Cu(NO3)2濃度過高或是溶解了 N02導(dǎo)致裝置中溶液呈綠色，可設(shè)計將溶解的NO?趕走(a、c方案)再觀察顏色變

10、化。也可在 Cu(NO 3)2的濃溶液中通入 N02 進(jìn)行比較觀察反應(yīng)后的顏色變化(d方案)，確定是否是因為溶有 N02引起的。方案b由于 CU(NO 3)2和溶解在其中的NO?濃度均可發(fā)生變化，故無法確定是哪一種因素引起的。答案：(1) 3 mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液(2) 通入C02一段時間，關(guān)閉彈簧夾，將裝置中導(dǎo)管末端伸入倒置的燒瓶內(nèi)(3) Cu + 4HNO3 (濃)=Cu(NO 3)2 + 2NO2? + 2H0(4) 將 N02 轉(zhuǎn)化為 NO 3NO2+ H2O = 2HNO3 + NO(5) 裝置中液面上方氣體仍為無色，裝置中液面上方氣體由無色變?yōu)榧t棕色(6) a c

11、 d【練習(xí)1】在100 mL濃HNO3中，加入足量的銅片產(chǎn)生 a L氣體，用排水法收集后得到b L氣體(氣體的體積都是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定的)，則原濃硝酸的物質(zhì)的量濃度是多少？解析：依題意，a L氣體是NO?和NO的混合氣體，b L氣體全為NO氣體。該題若根據(jù)化學(xué)方程式列式計算就顯得很復(fù)雜，我們可作如下分析：起氧化劑作用的HNO3的物質(zhì)的量=，根據(jù)電子守恒，Cu所失去的電子的物質(zhì)的量恰好為HNO3生成b L NO氣體時所得電子的物質(zhì)的量，即Cu失電子X3,反應(yīng)的Cu的物質(zhì)的量x = mol。則起酸性作用的 HNO3為 molX2 = mol，所以 HNO3的物質(zhì)的量為 mol + mol = mo

12、l，濃度為 mol 答案：mol L t點撥：銅與濃硝酸的反應(yīng)要考慮反應(yīng)過程中硝酸濃度的變化，開始生成NO2,后來生成NO,最后得到的是 NO2和NO的混合物。類似這樣的反應(yīng)還有：鋅與濃硫酸的反應(yīng)，開 始生成SO2,隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，濃硫酸變稀，反應(yīng)產(chǎn)物還有H2;足量的二氧化錳和濃鹽酸共熱，開始生成Cl2,隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，濃鹽酸變稀，產(chǎn)生的Cl2越來越少，雖然還有HCI，由于濃度變小，反應(yīng)不再進(jìn)行?！揪毩?xí)2】在鐵與銅的混合物中，加入一定量的稀HNO3,充分反應(yīng)后剩余金屬mi g,再向其中加入一定量的稀 H2SO4充分振蕩后，剩余金屬 m2 g,則mi和m2的關(guān)系是A. m 1 一定大于 m? B. mi可能等于 m? C. mi 一定等于 m? D. mi可能大于 m?解析：鐵與銅的混合物與一定量的稀HNO3反應(yīng)，當(dāng)金屬剩余時，硝酸耗盡，但生成物中含有Fe(NO3)2和Cu(NO3)2。若再加入稀 H2SO4,則又繼續(xù)發(fā)生 3Cu + 8H + + 2NO = 3Cu2+3+.+ 2NO f