金属和硝酸反应的分类题型教案资料.docx

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金属和硝酸反应的分类题型教案资料

金属和硝酸反应的分类题型

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：

⒈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。

⒉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……①3Fe+8HNO3==3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O……②

设n（Fe）:

N（HNO3）=a，则

a≤1/4时，按①进行；a≥3/8时，按②进行；1/4≤a≤3/8时，两者都有。

如：

５Fe＋１６HNO3=2Fe（NO3）3+3Fe（NO3）2+4NO↑+2H2O

比例关系：

４HNO3～NO

②可认为是①反应后Fe过量。

Fe+2Fe（NO3）3=3Fe（NO3）2

⒊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：

⒈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㈠：

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㈡：

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㈢：

将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显现象发生；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㈣：

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㈤：

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体体积相等

变式㈥：

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㈦：

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．所消耗的硝酸的物质的量是：

途径

（1）>途径

（2）>途径（3）

⒉计算型：

①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㈠：

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N2OB．只有N2OC．只有NOD．只有N2

变式㈡：

⑴mg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，且只生成一种盐）

⑵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。

⑶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：

⑴5Fe+12HNO3=5Fe（NO3）2+N2↑+6H2O

⑵16.8≤n≤25.2⑶N2O或NH4NO3

变式㈢：

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．0.4mol/LB．0.6mol/LC．0.8mol/LD．1.0mol/L

变式㈣：

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13g，则生成的NO和NO2的体积比为（同温同压下测定）（C）

A.1:

1B.1:

2C.2:

11D.4:

1

变式㈤：

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）

A．V1／89.6molB．V2/89.6molC．m/128molD．无法确定

变式㈥：

Cu与1mol·L-1的硝酸反应，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-1B.0.4mol·L-1C.0.6mol·L-1D.0.8mol·L-1

变式㈦：

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.0.28molB.0.31molC.（n+0.2）molD.（n+0.4）mol

②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8.51g。

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㈠：

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1.12LNO（标准情况下）。

在向反应后的溶液中加入1mol/L的NaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入的NaOH溶液的体积最少是（A）

A．450mLB．500mLC．400mLD．不能确定

变式㈡1.92gCu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）mL

A．168B．224C．336D．504

③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，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）3B．反应生成的盐只有Fe（NO3）2

C．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）

A．30B．46C．50D．66

解析：

假设0.05mol气体全部是NO则转移0.15mol电子；假设0.05mol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。

⑴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

⑵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

④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。

变式㈠：

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

A．NO2B．NOC．N2OD．N2

变式㈡：

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

⑴如用R表示该金属，写出R与硝酸反应的化学方程式。

⑵R是哪种金属？

（写出推断过程）

解：

⑴设R在反应中显+n价，则反应式为：

8R+10nHNO3＝8R（NO3）n+nNH4NO3+3nH2O

⑵n（NH3）=0.0125mol

8R～nNH4NO3～nNH3

8Rgnmol

3.25g0.0125mol

R=32.5n讨论：

n=2时，锌符合。

⑤关系式法

例：

硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料。

19.2g纯铜粉理论上可制得纯净硝酸铜晶体的质量为（BD）g

A．28.2B．56.4C．64.2D．72.6

⒊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）g

A．2.4B．3.2C．6.4D．9.6

变式㈠：

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2mol/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？

（0.672L）

变式㈡：

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）

A．m1>m2B．m1=m2C．m1可能等于m2D．m1可能大于m2

变式㈢：

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