5.2.3硝酸及硝酸與金屬反應(yīng)的計算（原卷版）

硝酸及硝酸與金屬反應(yīng)的計算【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握硝酸的性質(zhì)和用途，熟悉硝酸的強(qiáng)氧化性2、掌握硝酸與金屬反應(yīng)計算技巧——電子守恒法、原子守恒法、電荷守恒法一、硝酸1、物理性質(zhì)純硝酸是色、易(沸點(diǎn)為83℃)、有氣味的體，常用濃HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%，能跟水以任意比互溶，打開盛濃硝酸的試劑瓶蓋，有白霧產(chǎn)生(與濃鹽酸相同)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％以上的濃硝酸揮發(fā)出來的HNO3蒸氣遇空氣中的水蒸氣形成極微小的硝酸液滴而產(chǎn)生“發(fā)煙現(xiàn)象”。因此，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％以上的濃硝酸通常叫做“發(fā)煙硝酸”2、化學(xué)性質(zhì)(1)酸性：屬于強(qiáng)酸，溶于水完全電離：，具有酸的通性，能與堿、堿性氧化物、某些鹽反應(yīng)CaCO3與HNO3反應(yīng)：(若無稀鹽酸可用稀硝酸代替室制CO2)【微點(diǎn)撥】①稀硝酸使石蕊試液變紅色，濃硝酸使紫色石蕊試液先變紅后褪色(酸性和強(qiáng)氧化性)②硝酸具有酸的一些通性，但硝酸與活潑金屬反應(yīng)時無產(chǎn)生(2)不穩(wěn)定性：硝酸見光或受熱易發(fā)生分解，HNO3越濃，越易分解，溫度越高分解越快，光照越強(qiáng)分解越快。【微點(diǎn)撥】①實(shí)驗(yàn)室中濃硝酸顯黃色的原因：濃硝酸分解生成的又溶于硝酸所致。消除黃色的方法是向濃硝酸中通入空氣或O2，發(fā)生反應(yīng)為。②硝酸一般保存在試劑瓶中，并放置在陰涼處(3)強(qiáng)氧化性：HNO3中的＋5價氮元素具有很強(qiáng)的得電子能力。硝酸的濃度越大，反應(yīng)溫度越高，其氧化性越強(qiáng)。還原產(chǎn)物一般為：HNO3(濃)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸還原產(chǎn)物也可能為N2O、N2或NH4NO3①硝酸與金屬的反應(yīng)：硝酸與金屬反應(yīng)時，硝酸。金屬與硝酸反應(yīng)規(guī)律a．除Au、Pt等少數(shù)金屬外，硝酸幾乎可以氧化所有的金屬。b．活潑金屬與硝酸反應(yīng)不生成，硝酸的濃度不同，還原產(chǎn)物不同，可能是NO2、N2O、NO、N2、NH4NO3c．銅與濃、稀硝酸反應(yīng)濃硝酸與銅反應(yīng)方程式：該反應(yīng)較劇烈，反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生，此外，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硝酸的濃度漸漸變稀，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是等的混合氣體稀硝酸與銅反應(yīng)方程式：該反應(yīng)較緩慢，反應(yīng)后溶液顯藍(lán)色，反應(yīng)產(chǎn)生的無色氣體遇到空氣后變?yōu)榧t棕色(無色的NO被空氣氧化為紅棕色的NO2)d．與Fe、Al反應(yīng)：常溫下，濃硝酸能使Fe、A1發(fā)生鈍化，這是因?yàn)闈庀跛釋e、A1表面氧化，使Fe、A1的表面形成一層薄膜，阻止了反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。常溫下，可用或制容器盛放濃硝酸，但要注意密封，以防止硝酸揮發(fā)變稀后與鐵、鋁反應(yīng)。當(dāng)加熱時，加熱時可以與Fe、Al發(fā)生反應(yīng)，鐵在加熱時，與過量的濃硝酸反應(yīng)：。e．鐵與稀硝酸反應(yīng)：先生成Fe(NO3)3，若Fe過量，F(xiàn)e(NO3)3再與Fe反應(yīng)生成Fe(NO3)2，。f．王水是濃硝酸和濃鹽酸按體積比的混合物，能使一些不溶于硝酸的金屬如金、鉑等溶解②硝酸與非金屬的反應(yīng)：硝酸與非金屬反應(yīng)時，硝酸只表現(xiàn)出。金屬與非硝酸反應(yīng)規(guī)律非金屬單質(zhì)＋濃硝酸最高價氧化物或其含氧酸＋NO2↑＋H2Oa．木炭與濃硝酸反應(yīng)：。b．硫與濃硝酸反應(yīng)：。c．紅磷與濃硝酸反應(yīng)：。③硝酸與還原性化合物的反應(yīng)：硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI(I—)、Fe2＋、FeO等還原性物質(zhì)a．稀硝酸與H2S反應(yīng)的離子方程式：。b．稀硝酸與SO2反應(yīng)的離子方程式：。c．稀硝酸與Na2SO3反應(yīng)的離子方程式：。d．稀硝酸與HI反應(yīng)的離子方程式：。e．稀硝酸與Fe2＋反應(yīng)的離子方程式：。f．稀硝酸與FeO反應(yīng)的離子方程式：。④NO3－無氧化性，而當(dāng)NO3－在酸性溶液中時，則具有強(qiáng)氧化性a．在Fe(NO3)2溶液中加入鹽酸或硫酸，因引入了H＋而使Fe2＋被氧化為Fe3＋b．過量的Cu與濃硝酸反應(yīng)，待反應(yīng)停止后，再加入稀鹽酸或硫酸，此時銅片上有生成，這是因?yàn)椋杭尤氲南←}酸或硫酸電離出的H＋與Cu(NO3)2中的NO3－結(jié)合具有強(qiáng)氧化性，能使Cu繼續(xù)溶解c．銅片與稀硝酸、稀硫酸反應(yīng)。⑤能氧化并腐蝕某些有機(jī)物，如皮膚、衣服、紙張、橡膠等。因此在使用硝酸(尤其是濃硝酸)時要特別小心，萬一不慎將濃硝酸弄到皮膚上，應(yīng)立即用大量水沖洗，再用小蘇打或肥皂液洗滌3、用途：硝酸是一種重要的化工原料，可用于制造炸藥、染料、塑料、硝酸鹽、氮肥等4、硝酸的保存方法：硝酸易揮發(fā)，見光或受熱易分解，具有強(qiáng)氧化性而腐蝕橡膠，因此，實(shí)驗(yàn)室保存硝酸時，應(yīng)將硝酸保存在棕色、細(xì)口、磨口玻璃塞的玻璃試劑瓶中，并放置在黑暗且溫度較低的地方5、硝酸的工業(yè)制法流程示意圖主要流程將氨和空氣的混合氣(氧∶氮≈2∶1)通入灼熱(760～840℃)的鉑銠合金網(wǎng)，在合金網(wǎng)的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮結(jié)合反應(yīng)后殘余的氧氣繼續(xù)被氧化為二氧化氮，隨后將二氧化氮通入水中制取硝酸各步反應(yīng)的化學(xué)方程式尾氣吸收二、硝酸與金屬反應(yīng)的計算1、原子守恒法：HNO3與金屬反應(yīng)時，一部分HNO3起酸的作用，以NOeq\o\al(－,3)的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量例1、38.4克的Cu與適量的濃HNO3反應(yīng)，銅全部溶解，共收集到22.4L氣體，則反應(yīng)消耗HNO3的物質(zhì)的量為________例2、3.2g銅與過量硝酸(8mol·L－1、30mL)充分反應(yīng)，硝酸的還原產(chǎn)物為NO2和NO，反應(yīng)后溶液中含有amolH＋，則此時溶液中所含NOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量為()A．(0.2＋a)molB．(0.1＋a)molC．(0.05＋a)mol D．a(chǎn)mol2、得失電子守恒法：HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量例3、銅與一定量濃硝酸反應(yīng)，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體與5.6LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。則消耗銅的質(zhì)量為()A．16g B．32gC．64g D．無法計算例4、1.92gCu投入到一定量的濃硝酸中，銅完全溶解，生成的氣體的顏色越來越淺,共收集到672mL的氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中，通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的氧氣，恰好使氣體完全溶于水，則通入的氧氣的體積為()mLA．168

B．224

C．336

D．5043、離子方程式計算法：金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時，由于硝酸鹽中NOeq\o\al(－,3)在H2SO4提供H＋的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng)，因此此類題目應(yīng)用離子方程式來計算，先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H＋或NOeq\o\al(－,3)進(jìn)行相關(guān)計算，且溶液中要符合電荷守恒例5、①19.2gCu與100ml，2mol/L的HNO3反應(yīng)可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體L②19.2gCu與100ml，2mol/L的HNO3及100ml、2mol/LH2SO4的混合液反應(yīng)時，可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體mol4、金屬與酸再與堿反應(yīng)：轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量等于消耗的OH－物質(zhì)的量例6、銅鎂合金4.6g完全溶于濃硝酸中，若反應(yīng)中硝酸被還原，只產(chǎn)生4480mLNO2氣體和336mLN2O4氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，反應(yīng)后的溶液中加足量NaOH溶液，生成沉淀的質(zhì)量為

g【對點(diǎn)訓(xùn)練1】1、下列有關(guān)濃硝酸的說法中不正確的是()A．實(shí)驗(yàn)室常用濃硝酸與金屬鋅反應(yīng)制備氫氣B．常溫下濃硝酸能使金屬鋁鈍化C．濃硝酸不穩(wěn)定，見光易分解，需要避光保存D．濃硝酸易揮發(fā)，打開瓶塞，瓶口有白霧產(chǎn)生2、下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)與硝酸性質(zhì)不相對應(yīng)的一組是()A．稀硝酸使紫色石蕊溶液變紅——酸性B．鐵與稀硝酸反應(yīng)不能放出氫氣——強(qiáng)氧化性C．要用棕色試劑瓶盛裝濃硝酸——不穩(wěn)定性D．氫氧化亞鐵固體與稀硝酸混合——僅強(qiáng)酸性3、將相同質(zhì)量的銅分別和過量濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)，下列敘述正確的是()A．反應(yīng)劇烈程度：兩者相同B．消耗硝酸的物質(zhì)的量：前者多，后者少C．反應(yīng)生成氣體的顏色：前者淺，后者深D．反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)：前者多，后者少4、列實(shí)驗(yàn)中均有紅棕色氣體產(chǎn)生，對比分析所得結(jié)論不正確的是()①②③A．由①中的紅棕色氣體，推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體B．紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)C．由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性，生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物D．③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2，由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)5、利用如圖所示裝置進(jìn)行銅與硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。(1)硝酸一般盛放在棕色試劑瓶中，請用化學(xué)方程式說明其原因_________________________________(2)使用稀硝酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：反應(yīng)開始后，銅絲逐漸變細(xì)，有氣泡產(chǎn)生，溶液變藍(lán)①銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為_________________________________②實(shí)驗(yàn)中觀察到試管中的氣體略有紅棕色，其原因是___________________________(用化學(xué)方程式表示)(3)使用濃硝酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：反應(yīng)劇烈進(jìn)行，銅絲逐漸變細(xì)，溶液變綠，試管上方出現(xiàn)紅棕色氣體①銅與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________②某同學(xué)推測反應(yīng)后溶液呈綠色的原因是NO2在溶液中達(dá)到飽和，NO2的飽和溶液呈黃色，硝酸銅溶液呈藍(lán)色，兩者混合后呈綠色。他取少量該綠色溶液，向其中加入適量水后溶液變?yōu)樗{(lán)色，可能的原因是__________________________________(用化學(xué)方程式表示)【課后作業(yè)】一、單選題1．下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或操作不能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖沁x項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象或操作A驗(yàn)證濃硫酸的脫水性將濃硫酸滴加到蔗糖上，蔗糖變黑，體積膨脹，放出有刺激性氣味的氣體B驗(yàn)證Fe3+具有氧化性向FeCl3溶液中加入過量鐵粉，溶液由黃色變?yōu)闇\綠色C驗(yàn)證濃硝酸可被炭還原為NO2將熾熱的木炭加入濃硝酸中，有紅棕色氣體產(chǎn)生D驗(yàn)證NH3具有還原性將NH3通過灼熱的CuO，黑色固體變?yōu)榧t色A．A B．B C．C D．D2．下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)室中試劑的保存或使用的說法錯誤的是A．濃硝酸通常保存在棕色試劑瓶中B．取用金屬鈉時用鑷子夾取，剩余鈉塊不能放回原試劑瓶C．保存FeSO4溶液時加入少量鐵粉并密封D．稀硫酸、酸性KMnO4溶液沾到皮膚上，立即用大量清水沖洗3．下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是A．銅與濃硝酸反應(yīng)：B．將通入石灰乳中制漂白粉：C．溶于稀鹽酸：D．過量氨水與硫酸鋁溶液反應(yīng)：4．將6.4g銅片加入100mL一定濃度的硝酸溶液中，銅片完全溶解，產(chǎn)生2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，向反應(yīng)后的溶液中加入200mL4mol/LNaOH溶液，溶液中的Cu2+恰好完全沉淀。下列說法正確的是A．原硝酸溶液的濃度為B．銅與硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為C．銅片溶解后，溶液中溶質(zhì)為D．若將產(chǎn)生的氣體與足量混合通入水中充分反應(yīng)，消耗0.05mol5．下列有關(guān)硝酸化學(xué)性質(zhì)的敘述正確的是A．稀硝酸使紅色石蕊試紙變藍(lán)B．硝酸能與Na2CO3反應(yīng)，但不生成CO2C．硝酸可與Na2S反應(yīng)制得H2S氣體D．濃硝酸因分解放出的NO2又溶解于硝酸而呈黃色6．對下列事實(shí)的解釋錯誤的是A．濃硝酸在光照下顏色變黃，說明濃硝酸的不穩(wěn)定性B．常溫下，鋁制品可盛放濃硝酸，說明濃硝酸與鋁不反應(yīng)C．藍(lán)色石蕊試紙上滴入濃硝酸，試紙先變紅再褪色，說明濃硝酸有酸性和強(qiáng)氧化性D．從氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)可知氨氣易溶于水且其水溶液顯堿性7．某無色透明的強(qiáng)酸性溶液中，能大量共存的一組離子是A．、、、 B．、、、C．、、、 D．、、、8．用以下三種途徑制取相同質(zhì)量的硝酸銅，下列敘述不正確的是①銅與濃硝酸反應(yīng)②銅與稀硝酸反應(yīng)③銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅再與稀硝酸反應(yīng)A．對環(huán)境造成的危害：③最小B．所消耗的HNO3的物質(zhì)的量：①>②>③C．三種途徑所消耗的銅的質(zhì)量相同D．銅與濃硝酸反應(yīng)速率最快，故制取硝酸銅的最佳方案是①9．用下列儀器或裝置進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)，部分現(xiàn)象描述不正確的是A．圖1石蕊溶液變紅不褪色B．圖2產(chǎn)生白色沉淀C．圖3試管內(nèi)先出現(xiàn)紅棕色氣體，后變無色D．圖4能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀10．下列有關(guān)含氮化合物的性質(zhì)對應(yīng)關(guān)系正確的是A．一氧化氮是紅棕色氣體B．鋁制、鐵制容器常溫下可盛濃硝酸，體現(xiàn)其揮發(fā)性C．銅片放入硝酸中，溶液變藍(lán)體現(xiàn)其強(qiáng)氧化性與酸性D．氯化銨與氯化鈉的分離利用前者易升華的性質(zhì)二、填空題11．工業(yè)上硝酸的制備和自然界中硝酸的生成既有相同之處，又有區(qū)別，路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑，路線I、II、III是雷電高能固氮過程中硝酸的生成途徑。(1)寫出N2的一種用途_______。(2)實(shí)驗(yàn)室制取物質(zhì)NH3的化學(xué)方程式為_______。(3)寫出工業(yè)制硝酸第③步反應(yīng)化學(xué)方程式_______。(4)硝酸是一種強(qiáng)氧化性、腐蝕性的強(qiáng)酸，其還原產(chǎn)物因硝酸濃度的不同而有變化，從總體上說，硝酸濃度越高，平均每分子硝酸得到的電子數(shù)越少，濃硝酸的還原產(chǎn)物主要為NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物主要為NO。實(shí)驗(yàn)室中，常用Cu與濃HNO3反應(yīng)制取NO2，用Cu與稀HNO3反應(yīng)制取NO。請寫出實(shí)驗(yàn)室中