金属和硝酸反应的分类题型.doc

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；1/4a3/8时，两者都有。如：FeHNO3=2Fe(NO3)3+3Fe(NO3)2 +4NO+2H2O比例关系：HNO3NO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）ANH4NO3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，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 + 6H2O16.8n25.2 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 ）A0.4 mol/L B0.6 mol/L C0.8 mol/L D1.0mol/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） AV189.6mol BV2/89.6mol Cm/128mol D无法确定变式：Cu与1molL-1的硝酸反应，如果NO3-浓度下降0.2molL-1,则溶液中c（H+）同时下降 （D ）A0.2molL-1 B.0.4molL-1 C.0.6molL-1 D.0.8molL-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，要使铁元素完全沉淀下来，所加入的NaOH溶液的体积最少是（A）A450mL B500mL C400mL 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 D504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)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3：1D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 D66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。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 。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 BNO 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 + 3nH2On(NH3)=0.0125mol8R nNH4NO3 nNH38Rg nmol3.25g 0.0125molR=32.5n 讨论：n=2时，锌符合。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）gA28.2 B56.4 C64.2 D72.6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 B3.2 C6.4 D9.6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？（0.672L）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4molL-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。B点对应的沉淀量为 mol，C点对应的溶液体积为 mL。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 D立即用排水法收集变式：向浅绿色的Fe(NO3)2 溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的 颜色变化应该是（C） A颜色变浅 B逐渐加深 C没有改变 D变为棕黄色变式：在盛稀硫酸的试管中，加入一小块铜片后，观察不到明显现象。然后再加入适量硝酸钾晶体并微热，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A部分的活塞K1，持续通一段时间的氮气再关闭K1，这样做的目的是 。装置中B瓶的作用是 。实验时A中反应停止后，打开D装置导管的活塞K2并通入氧气，若反应确有NO产生，D中的现象是 ；实验时发现通入氧气温度的高低对实验有较大的影响，为便于观察应通入 (填“冷”或“热”)的氧气，其原因是(用所学过的理论知识解释):_。为减小测量误差，在A中反应完成和D中出现现象后，还应进行的操作是: 若设反应中硝酸无挥发也无分解，且溶液的体积变化忽略不计，实验已测得以下数据：铜银合金的质量、浓硝酸的物质的量浓度及体积(过量)、E装置反应生成物中氮元素的质量；为确定合金中铜的质量分数，还需测定的数据是:_。若实验只测定Cu的质量分数，不检验NO的产生，则在铜银合金与浓硝酸反应后，只需简单实验操作(不使用BE连续装置)就可达目的，简述实验过程: 。（1）排尽整个装置中的空气；防止生成的NO被氧化，而在D中观察不到现象。 （2）吸收气流中的水蒸气。 （3）无色气体变为红棕色 热 由题意可知2NO2N2O4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，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 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 molL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NO2反应。 2NO2+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 。装置的作用是 ，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3molL-1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液（2）通入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)22NO22H2O（4）将NO2 转化为NO 3NO3H2O=2HNO3NO（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