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2006年高考第一轮复习化学:硝 酸


2006 浙江新昌中学高三第一轮复习

三、硝
知识梳理
●网络构建



●自学感悟 1.硝酸的性质 (1)硝酸与金属反应的一般规律是 金属? 浓硝酸 ? ??金属硝酸盐? NO2 ? ?H 2O,

??金属硝酸盐? NO ? 金属 ? 浓硝酸 ? ??金属硝酸盐? NO2

? ?H 2 O ,金属 ? 稀硝酸 ?
? H 2 O ;非金属(如碳、硫、磷等)都能被浓硝酸氧化成最高价态的化合物;氯化亚
铁与稀硝酸反应的离子方程式是 3Fe2? ? 4H ? ? NO3 ???? 3Fe3? ? NO ? ?2H2 O 。

(2)单质和浓 HNO3 混合(有的可加热) ,将符合要求的两种单质的元素符号填写在空 白处: ①反应生成相应的硝酸盐:Cu、Zn; ②反应生成最高价氧化物(或含氧酸)C、S; ③常温下单质呈现“钝态” :Fe、Al; ④不发生反应的是 Pt、Au。 2.硝酸的储存 (1)硝酸盛于棕色试剂瓶中,原因是硝酸见光分解。 (2)硝酸存放于低温处,原因是硝酸受热分解。 (3)盛硝酸的试剂瓶一定要用玻璃塞,而不能用软木塞或橡皮塞,原因是硝酸能腐蚀 软木、橡胶。 (4)硝酸,特别是浓硝酸,久置发黄,原因是硝酸中溶解了硝酸分解产物二氧化氮。

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(5)浓硝酸敞口放置会变稀,原因是硝酸易挥发。 (6)大量浓硝酸,可用铝罐装,原因是硝酸在常温下使铝钝化。 思考讨论 1.将一瓶浓氨水与另一瓶浓硝酸打开瓶口靠近, 可观察到什么现象?如果将浓硝酸换成 浓硫酸,有相同的现象产生吗? 提示:瓶口上方有大量白烟产生,若是不挥发性酸则无此现象。 2.工业上用银和硝酸反应制硝酸银。实际生产中,先将浓硝酸加入等体积水稀释后再和 银反应。这是为什么? 提示:与不活泼金属铜类比,写出银与浓、稀硝酸反应的化学反应方程式: Ag+2HNO3(浓)====AgNO3+NO2↑+H2O 3Ag+4HNO3(稀)====3AgNO3+NO↑+2H2O 从反应方程式看出, 每制成 1 mol AgNO3, 若用浓硝酸, 耗 2 mol HNO3, 同时放出 1 mol NO2;若用稀硝酸,仅耗 4/3 mol HNO3,放出 1/3 mol NO。可见使用稀硝酸生产硝酸银时, 耗酸量少,产生的氮的氧化物少,对空气的污染较小。

疑难突破
1.理解掌握硝酸化学性质的方法规律 (1)从属性去分析 HNO3 具有酸的通性。 (2)从硝酸中+5 价氮元素去分析 HNO3 具有强氧化性,表现在能与多数金属、非金 属、某些还原性化合物起反应。要注意,由于硝酸氧化性很强,任何金属与硝酸反应都不能 放出氢气,在与不活泼金属如 Cu、Ag 等反应时,浓硝酸还原产物为 NO2,稀 HNO3 还原产 物为 NO(但不能认为稀 HNO3 的氧化性比浓硝酸强) ;在常温下,浓硝酸能使铁、铝等金 属钝化;浓硝酸和浓盐酸体积之比为 1∶3 组成的混合物称为王水,氧化性很强,能氧化一 些不溶于硝酸的金属,如 Pt、Au 等。 (3)硝酸不稳定,易分解,受热、光照或浓度越大,硝酸越易分解。由于分解生成的 NO2 溶于硝酸而使硝酸呈黄色。实验室里为防止硝酸分解,常将硝酸盛放在棕色瓶内,贮放 在黑暗而且温度低的地方。 2.硝酸显酸性判断规律 硝酸遇还原性物质时显氧化性,与非还原性物质反应时可显酸性。硝酸遇 FeO 先发生 复分解反应(硝酸显酸性)生成 Fe(NO3)2,Fe2+再被 HNO3 氧化为 Fe3+(硝酸显氧化性) , 即与 FeO 反应时,硝酸既显氧化性又显酸性。与金属(Pt、Au 不反应,Al、Fe 钝化)反应 时,硝酸也既显氧化性又显酸性,如在 Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 中每 4 mol 浓硝酸中,有 2 mol HNO 3 被还原为 NO 2 ,显氧化性,另 2 mol HNO 3 生成 盐 Cu ( NO 3 ) 2 ,显酸性。
? 3.溶液酸碱性对 NO 3 性质的影响 ? 在溶液中 NO 3 几乎与所有离子能大量共存,但注意,当溶液的酸性较强时可形成硝酸 ? 溶液,具有还原性的某些离子则不能与其大量共存,如 NO 3 、H 、Fe2+中任意两者能大量


共存,但三者混合则不能大量共存。
? 即:NO 3 在中性或碱性溶液中不表现氧化性,而在酸性溶液中表现强氧化性。

深化拓展 有硝酸参与的氧化还原反应的计算:

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(1)单质与硝酸的反应,分析讨论是金属还是非金属,若为金属参加的反应硝酸分为 两部分,一部分作氧化剂,另一部分起酸性生成硝酸盐,应先确定未被还原的硝酸,再由电 子得失守恒求解。若为非金属单质与硝酸反应时,硝酸全部被还原。 (2)Cu 与 HNO3 的反应中随着反应的进行浓度逐渐变小,产物由 NO2 变成 NO,最终 为混合气体。可以这样理解并分析:反应的硝酸在产物中共三部分: Cu(NO3)2 HNO3—

可以看出:被还原的硝酸无论生成 NO 还是 NO2 均为一个 N 原子与一个 HNO3 的比例 关系,即:被还原的硝酸与气体的物质的量相等。而未被还原的硝酸总是生成最高价金属的 硝酸盐〔如 Ca(NO3)2〕 ,一个金属离子与金属离子最高价数个 HNO3 成比例关系,即未被 还原的 HNO3 与金属离子的最高价态数相等。

典例剖析
【例 1】 为除去镀在铝表面的铜镀层,可选用的试剂是 A.稀硝酸 B.浓硝酸 C.浓硫酸 D.浓盐酸 剖析:稀硝酸既能溶解铜,也能溶解铝;常温下浓硫酸与铜不发生反应,加热时浓硫酸 与铜、铝均能反应(此时钝化膜破坏) ;浓盐酸不与铜反应;常温下,浓硝酸与铜反应而使 铜层溶解,铝钝化而受到保护。 答案:B 【例 2】 某金属单质与一定浓度的 HNO3 反应,假定只生成单一还原产物。当参加反 应的单质与被还原 HNO3 的物质的量之比为 2∶1 时,还原产物是 A.NO2 B.NO C.N2O D.N2 剖析: 根据金属与被还原的 HNO3 物质的量之比为 2∶1 推断, 若为 NO2 则每还原 1 mol HNO3 转移 1 mol 电子,而金属与被还原 HNO3 物质的量之比为 2∶ 1,则每摩金属只转 移 0.5 mol 电子,即金属为+0.5 价,故不可能,逐一验证:NO,每摩金属转移 1.5 mol 电 子;N2O,每摩金属转移 2 mol 电子;N2,每摩金属转移 2.5 mol 电子。 答案:C 【例 3】 (2004 年天津,29)将 32.64 g 铜与 140 mL 一定浓度的硝酸反应,铜完全溶 解产生的 NO 和 NO2 混合气体在标准状况下的体积为 11.2 L。请回答: (1)NO 的体积为_________L,NO2 的体积为_________L。 - (2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入 V mL a mol·L 1 的 NaOH 溶液,恰好 - 使溶液中的 Cu2+全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为_________ mol·L 1。 (3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在 NaOH 溶液中全部转化为 NaNO3,至少需要 30% 的双氧水_______g。 剖析: (1)设生成 NO 的体积为 x,NO2 的体积为 y,建立方程 x+y=11.2 L① 又由于 氧化还原反应发生,Cu 失去的电子数等于 NO、NO2 得电子数,建立方程为

x × 22.4 mol ? L-1

3+

y 32.64 g ×1= ×2②,由①②联解得 x=5.8 L,y=5.4 L。 -1 64 g ? mol-1 22.4 mol ? L
(2)分析题意:原硝酸中氮元素守恒,N 最终以 NO、NO2 混合气体及 NaNO3 形式存

在溶液中。故 c(HNO3)=

aV ? 10 ?3 ? 11.2 L/22.4 L ? mol-1 aV ? 10 ?3 ? 0.5 - = g·mol 1。 0.14 0.14 L

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(3)依据氧化还原反应的规律:H2O2 作氧化剂,NO、NO2 混合气体作还原剂,按照 得失电子相等的原则,推算:

m(H 2 O 2 ) ? 30% 5.8 L ×[(-1)-(-2) ]×2= × -1 34 g ? mol 22.4 L ? mol-1

[(+5)-(+2)]+

5.4 L ×[(+5)-(+4) ] ,即 m(H2O2)=57.8 g。 22.4 L ? mol-1

答案: (1)5.8 5.4 - (2) (aV·10 3+0.5)/0.14 (3)57.8 特别提示 在硝酸参与的氧化还原反应的有关计算中,正确运用两个守恒原理:一是原子守恒;二 是得失电子守恒,这样会使解题既快速又准确。

闯关训练
夯实基础 1.下列对硝酸的认识不正确 的是 ... A.浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性 B.铜和稀硝酸的反应属于置换反应 C.金属与硝酸反应一定不产生氢气 D.常温下可用铝或铁制品盛装浓硝酸 解析:硝酸是强氧化性酸,且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,A 正确。由铜与浓、稀硝酸 反应的方程式看,均不属于置换反应;因为硝酸是强氧化性酸,金属与硝酸反应均不生成 H2,而生成水。D 之所以正确,是由于浓硝酸可使铝和铁的表面生成一层致密的氧化膜,阻 止反应进一步进行,但是在加热情况下,铝和铁可以与浓硝酸反应。 答案:B 2.现有下列物质:①氯水 ②氨水 ③浓硝酸 ④氢氧化钠 ⑤溴,其中必须保存在棕 色瓶里的是 A.全部 B.①③和⑤ C.只有①和③ D.①②和④ 解 析 : 氯 水 见 光 发 生 反 应 2HClO ????? 2HCl+O2 ↑ 而 变 质 , 浓 硝 酸 见 光 分 解 :
光 光

4HNO3 ????? 4NO2↑+O2↑+2H2O,为防止它们分解变质,必须储存在棕色瓶里。 答案:C 3.(2005 年石家庄测试题)向硝酸钠溶液中加入铜粉不发生反应,若再加入某种盐,则 铜粉可以逐渐溶解,符合此条件的盐是 A.Fe(NO3)2 B.ZnSO4 C.NaHCO3 D.NaHSO4 + 解析:NaHSO4 是一种强酸的酸式盐,可通过电离产生大量 H ,造成溶液显酸性,此时
? 原溶液中的 NO 3 和 H+可表现出 HNO3 的强氧化性。

答案:D 4.某单质与浓 HNO3 按物质的量之比 1∶4 恰好完全反应, 若 HNO3 的还原产物仅为 NO2, 则该单质不可能是 A.Fe B.Cu C.Ag D.C

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解析: 若单质为金属, 与 HNO3 反应后在硝酸中呈+n 价, 则 1 mol 金属提供 n mol 电子, 有 n mol HNO3 被还原为 NO2,生成 1 mol M(NO3)n 对应有 n mol HNO3 起酸性作用,即 n+n=4,n=2;若单质为非金属,与 HNO3 反应后,其所在产物中呈+m 价,则 1 mol 非金属 可使 m mol HNO3 被还原为 NO2,m=4。 答案:C 5.(2005 年山东十校联考试题)38.4 mg 铜跟适量的浓 HNO3 反应,铜全部作用后,共 收集到气体 22.4 mL(标准状况) ,反应消耗的 HNO3 的物质的量可能是 -3 - A.1.0×10 mol B.1.6×10 3 mol - - C.2.2×10 3 mol D.2.4×10 3 mol 解析:Cu 与适量浓 HNO3 反应,在反应过程中硝酸逐渐变稀,发生了两个反应: Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 无论发生哪个反应,反应过程中被还原的 HNO3 的物质的量 n(HNO3)都等于生成气体 的物质的量:即 n 还原(HNO3)=

22.4 ?10?3 L - =1×10 3 mol,而 Cu 被氧化生成 Cu(NO3)2, -1 22.4 L ? mol 38.4 ? 10 ?3 g - ×2=1.2×10 3 mol,所以,反应消耗的 -1 64 g ? mol

所需 HNO3 的物质的量,n 酸(HNO3)=


HNO3 的物质的量为 2.2×10 3 mol。 答案:C 6.某金属的硝酸盐加热分解生成的 NO2 和 O2 的物质的量之比为 8∶1。在加热过程中, 该金属元素的化合价 A.降低 B.升高 C.不变 D.无法确定
解析: NO 3 ~ N O2 ?5
?4 N O3 ~ O2 -2

0

生成 8 mol NO2 得电子: 8 mol×(5-4)=8 mol 生成 1 mol O2 失电子: 1 mol×[0-(-2) ]×2=4 mol 在氧化还原反应中, 由于氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等, 因此金属元素一 定失电子,化合价升高。 答案:B 培养能力 7.将红热固体单质甲,投入显黄色的溶液乙中,剧烈反应产生混合气体 A,A 在常温下 不与空气反应,根据下列变化填空:
气 体 B 气 体 气 体 A
水 澄 清 石 灰 水

白 色 沉 淀 气 体 B
单 质 丙 溶 液+

蓝 色 溶 液

(1)甲是_________,乙是_________,丙是_________; (2)混合气体 A 的主要成分是_________;

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(3)气体 B 是_______,蓝色溶液是_______。 解析:本题可从蓝色溶液(含 Cu2+)和白色沉淀(为 CaCO3)逆推,单质丙为 Cu,与 之反应的溶液为 HNO3;上面的气体中含 CO2,因该气体是气体 A 通过水后产生的,故气体 B 只能是 NO,气体 A 则应为 CO2 和 NO2 的混合物,进一步推出红热固体单质甲为碳,显 黄色的溶液乙为浓硝酸。 答案: (1)碳 浓 HNO3 Cu (2)NO2 和 CO2 (3)NO Cu(NO3)2 溶液 8.A、B、C、D 均为化合物,C、B 常温常压为气体,已知 A 在 200 ℃时分解仅得两种 产物,试根据下图回答问题: (1)A、B、C、D 的化学式分别为_________、_________、_________、_________。

?? B 的化学方程式___________________________________________。 (2)写出 A ?
C
o N a O H 2 0 0 C A △ 浓 H S O u 、 △ 2 4C

H O ( g ) 2

D

B

红 棕 色 气 体

解析:由化合物 A

气体 C,说明 C 为 NH3,A 为铵盐,又根据 A

? 红棕色气体,表明 A 中含有 NO 3 ,所以 A 为 NH4NO3,D 则是 NaNO3。由于 B 常温常压下

为气体,又是 NH4NO3 的分解产物之一,故可能为氮的氧化物,不妨设为 NxOy ,则有

?? H2O+NxOy, NH4NO3 ? 令 NH4NO3 的化学计量数为 1, 则 H2O 的化学计量数为 2, 则 NxOy


x 2 = ,故 NxOy 为 N2O(笑气) 。 y 1 NH4NO3 分解反应为:
NH4NO3 2H2O+N2O↑

答案: (1)NH4NO3 N2O NH3 NaNO3 (2)NH4NO3 N2O↑+2H2O

9.为了说明稀硝酸与铜反应产生无色的一氧化氮气体, 某同学设计了如图 8-10 所示的 实验装置。实验时,将分液漏斗的活塞打开,从 U 形管的长管口注入稀硝酸,一直到 U 形 管的短管口单孔塞下沿且液面上不再留有气泡为止。关闭活塞,并用酒精灯在 U 形管短管 下微热。当铜丝上有气泡产生时,立即撤去酒精灯。试回答:

B 铜丝 A

图 8-10 (1)反应一段时间后,出现的现象是____________________________。 (2)若将活塞缓缓打开,分液漏斗内的现象是____________________。 (3)写出生成一氧化氮的离子方程式____________________________。

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? 解析:装置 A 处铜与硝酸发生反应:3Cu+2NO 3 +8H+====3Cu2++2NO↑+4H2O,其现

象是铜丝周围产生气泡,铜丝逐渐溶解,溶液变黑,澄清后变为蓝色,因有无色气体产生, 压强增大,A 处液面下降,B 处液面上升。 若将分液漏斗活塞打开, A 处液面上升, 将 NO 无色气体压入分液漏斗中, 与空气接触, 产生红棕色气体。 答案: (1)铜丝周围冒气泡,溶液逐渐变蓝,A 处液面下降,B 处液面上升 (2)产生红棕色气体
? (3)3Cu+2NO 3 +8H+====3Cu2++2NO↑+4H2O

探究创新
? 10.据报道,近年来已制得正硝酸根离子 NO 3 4 ,可用 NaNO3 和 Na2O2 在 537 K 条件下,

反应制得 Na3NO4。
? (1)写出 NO 3 4 的立体结构图并标明成键情况。

(2)Na3NO4 与 H2O 和 CO2 反应剧烈,分别写出其化学方程式。 解析:这是一道新信息题,看起来非常陌生。解决问题的方法是:将其与已掌握的课本
? 3? 知识进行对照类比, 找出原型, 化生为熟, 快速解题。 氮和磷是同主族元素, 且 NO 3 4 与 PO 4 ? 组成相似,结构上也应该相似。根据 PO 3 4 中一个 P 与三个“O”形成极性键与另一个“O” ? ? 形成配位键即可写出 NO 3 4 的结构:由 Na3NO4 与 H2O 和 CO2 反应剧烈,联想到 NO 3 稳定, ? ? 可推断反应后 NO 3 4 将转化为 NO 3 。

答案: (1)

(2)Na3NO4+H2O====NaNO3+2NaOH Na3NO4+CO2====NaNO3+Na2CO3 11.将 23.9 g 表面已锈蚀成铜绿〔Cu2(OH)2CO3〕的铜片投入 120 mL 一定浓度的硝酸 中,充分反应后,硝酸被还原成 NO2 和 NO,反应后溶液中 H+为 0.160 mol。往反应后的溶 液中加入过量的 NaOH 溶液,滤出沉淀,洗涤,干燥后得到 29.4 g 蓝色固体。求: (1)铜片中单质铜的质量分数;
? (2)铜片与硝酸充分反应后,溶液中 NO 3 的物质的量浓度(假设反应前后溶液的体积

不变) 。 解析:设铜的物质的量为 x,铜绿物质的量为 y,由题意可知:

29.4 g ? ? x ? 2 y ? 98 g ? mol-1 ? ?64 x g ? mol-1 ? 222 y g ? mol-1 ? 23.9 g ?

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? x ? 0.2 mol 解得 ? ? y ? 0.05 mol
(1)铜的质量分数为

64 g ? mol-1 ? 0.2 mol ×100%=53.6% 23.9 g

? (2)c(NO 3 )=

2 ? (0.2 mol ? 2 ? 0.05 mol) ? 0.160 mol - =6.33 mol·L 1 0.120 L
-1

答案: (1)53.6% (2)6.33 mol·L

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●教学点睛 本部分为教材的第三自然节,主要知识点有:①硝酸的性质及重要反应;②硝酸盐的性
? 质及 NO 3 的检验;③有关金属与硝酸定量反应的产物确定。

复习本部分内容时应重点注意以下几点: 1.硝酸的物理性质——低沸点易挥发是复习的重点之一。通过启发学生分析思考下列问 题,来理解硝酸物理性质的应用。①将盛有浓硝酸、浓硫酸的试剂瓶敞口放置各有什么现象 发生?当蘸有浓氨水的玻璃棒分别靠近二者瓶口时,现象如何?②有三个大小相同的试剂 瓶,分别装满浓硝酸、浓硫酸、水三种试剂,不用任何试剂,如何区别它们?③工业上常用 铁制容器盛放浓硝酸、浓硫酸,能否敞口放置?为什么? 2.硝酸的不稳定性。硝酸不稳定,见光受热易分解,因而硝酸具有漂白性(举例说明) 。 浓硝酸常显黄色,是由于分解产生的 NO2 溶于其中的缘故,除去黄色的方法是什么(通入 空气)?浓硝酸应保存在棕色瓶内置于冷暗处,并归纳总结常见需要避光保存的物质,如卤 化银(AgF 除外) 、氯水、溴水、硝酸银、高锰酸钾等。 3.硝酸的强氧化性。先引导学生写出硝酸分别与硫、碳、氧化亚铁、碳酸银、甲苯反应 的化学方程式,讨论指出在上述各反应中硝酸分别表现出的性质(强氧化性、酸性、硝化作 用等) ,然后让学生写出过量的铜与浓硝酸反应的化学方程式,并引导学生思考:反应后所 得气体的成分(NO2、NO) ,由气体的体积(标准状况)如何求被还原硝酸的物质的量(依
? 据 N 原子守恒) ,反应后溶液中加入稀硫酸又有何现象(有无色气体 NO 产生) ,NO 3 的检

验方法,相同质量的铜分别与浓硝酸、稀硝酸反应消耗硝酸的物质的量不同(如何由铜制取 硝酸铜) 。 4.结合典型习题的分析讲解,归纳总结金属与硝酸定量反应的计算方法思路。 先求出物质的量之比→由金属的物质的量及金属离子所带的电荷数求出与金属离子结
? ? 合成盐的 NO 3 的物质的量→再确定降价的 NO 3 的物质的量。 最后由金属的物质的量及变价 ? ? 数和降价的 NO 3 的物质的量,应用得失电子数相等的原则,求出 NO 3 中 N 元素的降价数。

从而确定还原产物及书写有关化学方程式。 5.本部分内容复习可安排一课时。 ●例题注释 本部分共设计了三个典型例题。 【例 1】 结合实际考查金属与酸反应的规律。寻找合适试剂的思路:除掉铝上的铜镀

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层,所选的试剂应只和铜反应而不和铝反应或能使铝钝化。 【例 2】 在分析解答过程中,一是要明确解答此类题目的方法思路;二是要注意一题 多解。该题也可用下列方法解答:设氧化产物中金属元素的价态为 n,还原产物中氮元素的 价态为 m。 根据得失电子守恒:2×n=(5-m)×1 讨论:n=1 时,m=3,n=2 时,m=1,n=3 时,m=-1,不可能。结合选项得 N2O。 【例 3】 主要考查硝酸与铜反应的有关计算。解题的关键是要抓住两个守恒(氮原子 守恒与得失电子守恒) ,并且要注意参加反应的硝酸(表现酸性和氧化性两部分)物质的量
? 与参加反应的 NO 3 物质的量的不同。

●拓展题例 铜与硝酸的反应体现了硝酸的强氧化性和酸性, 浓硝酸在反应过程中逐渐变稀, 造成产 物出现了多样性。 在复习过程中可以把铜与硝酸反应设计成题组训练习题, 帮助学生克服思 维定势,灵活运用所学知识,延伸、拓展原知识,激活学生思维,提高学习效率。 - 【例 1】 用 100 mL 12 mol·L 1 的浓 HNO3 与足量的铜粉反应,完全反应后,产生的 气体在标准状况下的体积为(不考虑 NO2 转化为 N2O4) A.小于 6.72 L B.等于 6.72 L C.等于 13.44 L D.介于 6.72 L 至 13.44 L 之间 解析:本题将会有部分同学错选 C ,因为这些同学只考虑到根据化学反应方程式: Cu+4HNO3====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 进行计算,而未能考虑到本题铜足量,硝酸完 全反应且后阶段为稀硝酸与铜反应。本题应从下面两个化学反应综合考虑: Cu+4HNO3====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 从上述反应可知:假若 HNO3 全部按前一反应进行,则产生气体 0.6 mol;若 HNO3 全 部按后一反应进行,则产生气体 0.3 mol;而实际情况是反应开始阶段按前一反应进行,后 阶段按后一反应进行,直至硝酸反应完全,产生的气体为 NO 和 NO2 的混合气体,所以产 生的气体在 0.3 mol 至 0.6 mol 之间。 答案:D - 【例 2】 常温下,在 100 mL 12 mol·L 1 的浓 HNO3 中加入足量的铁粉,最终产生标 准状况下气体的体积为(不考虑 NO2 转化为 N2O4) A.几乎无气体产生 B.等于 6.72 L C.等于 13.44 L D.介于 6.72 L 至 13.44 L 之间 解析:本题会有一些同学错选 D,这主要是受 Cu 与浓 HNO3 反应思维定势的影响,而 没有考虑到条件对反应的影响。因为常温下 Fe 在浓 HNO3 中钝化,几乎没有气体产生。 答案:A 【例 3】 有一含 0.04 mol H2SO4、0.04 mol HNO3 的混合稀溶液,加入足量的铜粉,加 热充分反应,最终可产生气体的物质的量是 A.0.01 mol B.0.03 mol C.0.04 mol D.0.01~0.03 mol 解 析:本 题会有 相当多的 同学错选 A ,因为 这些 同学只 考虑到 根据化学 方程 式 3Cu+8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 进行计算,而没有考虑到产物 Cu(NO3)2 中
? 的 NO 3 与硫酸提供的 H+要继续与铜反应产生 NO 气体。 本题应根据实际参加反应的离子方

程式进行计算:

2006 浙江新昌中学高三第一轮复习
? 3Cu+8H+ + 2NO 3 ====3Cu2++2NO↑+4H2O

8 mol 2 mol 2 mol 0.12 mol 0.04 mol x + + 显然 H 不足,应根据总的 H 物质的量计算 NO 的物质的量。x=0.03 mol。 答案:B 【例 4】 一定量的 Cu 与一定浓度的 HNO3 反应,生成的气体在标准状况下的体积为 2.24 L(不考虑 NO2 与 N2O4 的转化) ,求反应消耗的 Cu 和 HNO3 的物质的量分别为 A.n(Cu)=0.05 mol n(HNO3)=0.2 mol B.n(Cu)=0.15 mol n(HNO3)=0.4 mol C.0.05 mol<n(Cu)<0.15 mol 0.2 mol<n(HNO3)<0.4 mol D.0.05 mol≤n(Cu)≤0.15 mol 0.2 mol≤n(HNO3)≤0.4 mol 解析:本题有相当多同学会感到无从着手,因为题目好像缺少条件;或有部分同学因考 虑问题不全而错选 A、B 或 C。实际上,本题是一道有关物质不定量并且 HNO3 浓度不同反 应不同的开放性讨论题。 设反应消耗 Cu 的物质的量为 x,HNO3 的物质的量为 y。 (1)若为稀 HNO3,则有: 3Cu + 8HNO3====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 3 mol 8 mol 44.8 L x y 2.24 L 解得:x=0.15 mol,y=0.4 mol,答案选 B。 (2)若为足量的浓 HNO3,则有: Cu + 4HNO3====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 1 mol 4 mol 44.8 L x y 2.24 L 解得:x=0.05 mol,y=0.2 mol,答案选 A。 (3) 若为浓 HNO3 且量不足, 则反应按上述两个反应进行, 反应开始阶段按解析 ( 2) 进行,反应后阶段按解析( 1)进行,反应生成的气体为 NO2 和 NO 的混合气体。消耗 的 Cu 和 HNO3 的物质的量介于前两种情况之间,即反应消耗的 Cu 在 0.05 mol 至 0.15 mol 之间,消耗的 HNO3 在 0.2 mol 至 0.4 mol 之间,答案应选 C。 综上所述,本题正确答案为 D。 答案:D
? 【例 5】 76.8 mg Cu 与足量浓硝酸反应,铜反应完全后,如果 NO 3 减少 2×10
-3

mol,

则溶液中 H+同时下降 - - A.2.2×10 3 mol B.3.2×10 3 mol -3 - C.4.4×10 mol D.4.8×10 3 mol 解析:H+反应后生成 H2O,H2O 中的 O 来自 HNO3 转化为 NOx 后减少的 O,故有下列 关系:
? ?? NO2 ? ?? e ? ?? 2H+ NO 3 (减少) ?


? ?? NO ? ?? 3e ? ?? 4H+ NO 3 (减少) ?


因此,n(H+)=2n(NO2)+4n(NO) 。这样只要求出 NO2 与 NO 的物质的量即可求出

2006 浙江新昌中学高三第一轮复习
减少的 H+的物质的量,设生成 NO2、NO 的物质的量分别为 x、y,则 - 由 N 守恒:x+y=2×10 3 mol ① 由得失电子守恒: - - x+3y=2×76.8×10 3 g/64 g·mol 1 ② -3 -3 -3 + 解①②方程组得:x=1.8×10 mol,y=0.2×10 mol。n(H )=2×1.8×10 mol+4× - - 0.2×10 3 mol=4.4×10 3 mol。 答案:C 【例 6】 0.03 mol Cu 完全溶于硝酸,产生氮的氧化物(NO、NO2、N2O4)1.12 L(标 准状况) ,则混合气体的平均相对分子质量可能是 A.30 B.46 C.50 D.66 解析:设 NO、NO2、N2O4 的物质的量分别为 x、y、z,各产生 1 mol NO、NO2、N2O4 - - - 分别得到 3 mol e 、1 mol e 、2 mol e 。

? x ? y ? z ? 0.05 mol ? ?3x ? y ? 2 z ? 0.06 mol
此方程属于不定方程,难以讨论,可以采用极端值法求解:假设混合气体由两种气体组 成,若由 NO 与 NO2 组成,z=0,解上述方程组得 x=0.005 mol,y=0.045 mol,则 Mr(平均 相对分子质量)=(0.005 mol×30+0.045 mol×46)/0.05 mol=44.4。 同理若混合气体由 NO2、N2O4 组成,则 x=0,解方程组得 y=0.04 mol,z=0.01 mol,求 得混合气体的平均相对分子质量 Mr =(0.04 mol×46+0.01 mol×92)/0.05 mol=55.2。 实际上混合气体由 NO、NO2、N2O4 三种气体组成,故混合气体的平均相对分子质量应 在 44.4 与 55.2 之间。 答案:BC 【例 7】 锌与硝酸反应,若有 1 mol 硝酸参加反应,则有 0.8 mol 的电子发生转移,此 时硝酸的还原产物中 N 元素的化合价为 A.+4 B.+1 C.+2 D.-3 解析: 从题目的所述中可知, 若有 8 mol 的电子转移, 就有 4 mol 的锌被氧化, 有 10 mol 的硝酸参加反应,其中有 8 mol 的硝酸转化为 Zn(NO3)2,还有 2 mol HNO3,可能有以下 情况: ①若 2 mol 的硝酸全部被还原, 则 N 的化合价应降为 (+5-8/2) =+1。 此时产物为 N2O。 ②若 2 mol 的硝酸只有 1 mol HNO3 被还原,则 N 的化合价应降为(+5-8)=-3。此 时产物为 NH4NO3。 答案:BD


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