硝酸与还原物质反应的规律和计算.doc

硝酸与还原性物质反应的规律和计算孙芙蓉 老师 一、硝酸与金属反应的规律 1、金属与硝酸反应一般不放出H2。浓HNO3一般被还原为NO2,稀HNO3一般被还原为NO极稀的HNO3可被还原成NH3与HNO3反应生成NH4NO3。 2 、反应中硝酸部分作氧化剂被还原，部分起酸的作用生成硝酸盐。生成NO2时被还原的硝酸占, 生成NO时被还原的硝酸占生成N2O时被还原的硝酸占15,生成NH4NO3时被还原的硝酸占110 3、铁与硝酸反应先生成Fe(NO3)3,若铁过量，Fe(NO3)3再与Fe反应生成Fe(NO3)2。 二、非金属与硝酸反应的规律 非金属与硝酸反应，硝酸只表现氧化性全部被还原，不再表现酸性。 三、硝酸遇还原性化合物时显氧化性，遇非氧化性化合物时显酸性。如HNO3遇FeO先发生复分解反应生成Fe(NO3)2，HNO3显酸性，Fe(NO3)2再被HNO3氧化成Fe(NO3)3，HNO3显氧化性。 四、硝酸参与的氧化还原反应的计算的常见方法： 1、电子守恒法 例1某单质能与浓硝酸反应，若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1:4，则该单质被氧化后的氧化产物中元素化合价可能为（ ）A 、+1 B、+2 C、+3 D、+4分析：当单质（M）是非金属单质时，HNO3全部被还原成NO2，设氧化产物中M元素的化合价为x,根据反应中电子得失相等，则0 +x +5 +41M1M 4HNO34NO21(x-0)=4(5-4) x=4,选项D可以。 当单质（M）是金属单质时，一部分起酸性作用生成M (NO3)x，一部分被还原生成NO2, 0 +x +5 +41MM(NO3)x （4-x）HNO3（4-x）NO21(x-0)= （4-x）(5-4) x=2,选项B可以。 答案 BD 2、原子守恒法 例2 38.4mg Cu跟适量的浓硝酸反应，Cu全部作用后，在标准状况下收集到气体22.4ml (不考虑NO2和N2O4的转化)，则消耗的HNO3的物质的量为（ ）A、1.010-3mol B、1.610-3mol C、2.210-3mol D、2.410-3mol分析：反应完全后，溶液中NO3-和生成的气体（NO2、NO）中N原子的物质的量之和等于原HNO3的物质的量。标准状况下22.4ml气体的物质的量为1.010-3mol，Cu(NO3)2的物质的量与Cu的物质的相等，都为38.46410-3mol，则消耗HNO3的的物质的量为 1.010-3mol+38.46410-3mol=2.210-3mol 答案 C 3、离子方程式法金属与HNO3、H2SO4的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO3-在H2SO4提供H+的条件下继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或NO3-进行有关计算，且溶液中要符合电荷守恒。例3 在100ml1.2molL-1HNO3、2.0 molL-1H2SO4的混合酸中，加入25.6Cu，充分反应后，Cu2+物质的量浓度为（忽略反应前后溶液体积的变化）（ ）A、4.0molL-1 B、1.95molL-1 C、1.8molL-1 D、2.0molL-1分析 n(Cu )=25.6/64 mol=0.4 mol n(H+ )= 1.2molL-1 0.1L+2.0 molL-120.1=0.52 mol n(NO3- )= 1.2molL-1 0.1L=0.12 mol3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+2NO+4H2O 3 8 2 3 0.4 mol 0.52 mol 0.12 mol n(Cu2+ ) 经判断，Cu和H+都过量，NO3-反应完，根据NO3-进行计算： 2n(Cu2+ )=30.12mol n(Cu2+ )= 0.18 molc(Cu2+ )=1.8 molL-1 4、终态分析法 例4 a g铁粉与一定量的硝酸在一定条件下充分反应，将生成的气体与标准状况下b LO2的混合，恰好能被水完全吸收，则a与b的关系可以是（ ） A、b0.3 B、b0.2 C、0.2ab0.3a D、无法确定 分析 题中硝酸的浓度和用量均未知，因此，Fe与HNO3反应的产物也就难以确定，生成的产物中可能含有Fe(NO3)3、Fe(NO3)2，或二者的混合物；生成的气体可能有NO2、N2O4、NO，也可能是它们之间的两种或三种和混合物，但从开始到终态来看，HNO3的还原产物即生成的气体与b LO2混合后，恰好被水完全吸收，最终生成的仍是HNO3，相当于b LO2把a g铁粉氧化为+2或+3价化合物。得到x mole- 失去xmole- HNO3-NO2、N2O4、NO-HNO3 bLO2得到x mole- 失去a/563mole- 失去a/562mole-a g Fe-Fe(NO3)3或a g Fe-Fe(NO3)2 即b/22.422= a/563 ，b=0.3ab/22.422= a/562，b=0.2a 答案 C5、极端假设法涉及混合物组成成分的有关计算，有时通过常规的方法难以形成解题的思路时，借助于极端假设法往往是达到解题目的的一种有效方法。该法是依据题设的条件，从某种极限状态去分析某个量的取值范围，然后对问题做出推理和判断的解题方法。例5 0.03mol Cu完全溶于硝酸，产生氮的氧化物（NO2、N2O4、NO）混合气体共0.05mol,该混合气体的平均相对分子质量可能为（ ）A.、30 B、46 C、50 D、66分析 0.03mol Cu完全溶于硝酸后失去0.06mole-，生成的气体是0.05mol，平均每生成1mol气体转移1.2mole-，而产生1mol NO2、N2O4、NO，分别可得到1mole-、2mole-、3mole-。由于1.2介于12或13之间，从极限的角度考虑，氮的氧化物有两种可能组合：（1）NO2和N2O4，由十字交叉法得： NO2 1 0.8 4 1.2 = N2O4 2 0.2 1n(NO2)/ n(N2O4)=4:1M=(446+192)/(4+1)=