浅议硝酸与金属反应

浅议硝酸与金属反应惠 敏 珠2008年11月硝酸的性质是中学化学必需掌握的一个知识点，硝酸与金属的反应是其中的重要内容。一、常温下，Fe Al遇浓硝酸发生钝化例1 欲除去铝件上的铜镀层，可选择的试剂是（ ）、浓盐酸 、浓硫酸 、稀硝酸 、浓硝酸解析：欲除去铝件上的铜镀层，选择的试剂应能与铜反应但又不能与铝反应。因常温下，铝遇到浓硫酸或浓硝酸均会发生钝化，但铜与浓硫酸反应时需要加热，而加热时铝也会与浓硫酸发生反应，故正确答案为。二、金属与硝酸反应一般无放出例2 某无色透明溶液中加入铝粉，即有大量氢气放出，则溶液中存在的离子组可能是（ ）A、K Na Cl I B、K NO Mg SOC、Na Cu Cl SO D、KNa HCO Cl解析：加入铝粉后放出氢气，依据铝的性质可知溶液为酸性或碱性两种情况。但在酸性情况下，如果有NO存在时，即可形成硝酸，铝与硝酸反应无氢气放出，故只能为A。三、硝酸与铜或银的反应例3 38.4铜与足量浓硝酸反应，铜全部反应后，收集到22.4ml气体（标况），问：（1）被还原的硝酸的物质的量是多少摩尔？（2）反应消耗的硝酸的物质的量是多少摩尔？（3）若反应后溶液中H为a mol，则原溶液中NO有多少摩尔？解析 （1）硝酸与金属反应，NO表现强氧化性，其中+5价氮原子得电子被还原，得到一系列低价氮的气体产物，如NO、NO、NO、N。根据氮原子守恒可知，1 mol HNO可产生1 mol NO或0.5 mol NO，即：充当氧化剂的HNO的物质的量=气体中氮原子的物质的量。Cu与足量浓硝酸反应开始生成NO，随着反应的进行HNO变稀，还原产物变为NO，最后得到NO和NO的混合气体。根据氮原子守恒，被还原的硝酸为：（22.410L）22.4L/mol=110mol。（2）硝酸与金属反应，硝酸都是双重角色，一部分硝酸做酸性介质，与金属生成硝酸盐在本题中是Cu（NO），一部分硝酸做氧化剂，参加反应的硝酸总量为二者之和，即：参加反应的硝酸总量=硝酸盐中NO的量+气体中氮原子的量。则为：（38.410g64g/mol2）+110mol=2.210mol（3）反应后溶液中H为a mol，说明反应后溶液中HNO为a mol，而反应前的硝酸为参加反应的硝酸与反应后溶液中的硝酸之和。为：（a+2.210）mol。四、稀硝酸与铁的反应例4 28g铁粉完全溶于500g溶质质量分数为20.16的稀硝酸溶液中，二者恰好完全反应，试通过计算求生成物是什么？物质的量是多少？解析：Fe与稀硝酸的反应要注意产物与反应物的用量有关。（1）若HNO过量，Fe被氧化为Fe，反应为：Fe + 4HNO = Fe（NO）+ NO+ 2HO参加反应的Fe与HNO的物质的量之比为：n（Fe）n（HNO）=312 （2）若铁粉过量，过量的铁会把Fe还原为Fe，反应为：3Fe + 8HNO = 3 Fe（NO）+ 2 NO+ 4HO参加反应的铁与硝酸的物质的量之比为n（Fe）n（HNO）=38。此题中所给的参加反应的铁与硝酸的物质的量之比为n（Fe）n（HNO）=39.6，介于二者之间，生成物为Fe（NO）和 Fe（NO）的混合物，然后列方程组即可解出二者的物质的量分别为0.2mol和0.3mol。五、稀硝酸与铁铜合金的反应例5 在铁与铜的混合物中加入一定量的稀硝酸，充分反应后剩余金属mg，然后再向其中加入一定量的稀硫酸，充分振荡后，剩余金属mg，则m与 m之间的关系是（ ）A m 一定大于m B m可能等于mC m一定等于 m D m可能大于 m解析 ：NO只有在酸性条件下才具有氧化性。硝酸在与金属反应时，充当氧化剂的硝酸中的H转化为水，NO被还原；充当酸性介质的HNO中的H也转化为水，而NO剩余。这样导致H 与NO消耗之比非11。如铜与稀硝酸反应时离子方程式为：3Cu + 8H + 2NO = 3Cu + 2NO+4HO因而金属足量时，反应之所以停止往往是因为少了H，此时若是再加入盐酸或是硫酸提供H以后，NO又表现出氧化性，反应继续进行，故选A。六、判断还原产物这类题型又可分为已知金属和未知金属两种，但是，只要在解题的过程中牢记电子守恒，即：金属失电子数=生成气体的HNO得电子数，即可轻松解决。例6 某金属单质与一定浓度的HNO反应，假定只生成单一的还原产物，当参加反应的金属单质与被还原的HNO的物质的量之比为11时，还原产物可能是（ ）A、NO B、NO C、NO D、N解析：设金属被氧化为+x价，HNO中+5价N被还原成y