完整word版)金属和硝酸反应的分类题型

1、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：1.一般情况下，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N02，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。2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+6

2、HNO3(浓)=Fe(NO3)3 + 3NO2 f + 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 f +2H2O 3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO f+4H2O设 n(Fe):N(HNO3)=a ,则aw 1/4时，按进行；a 3/8时，按进行；1/4 am2 Bm1=m2Cm1 可能等于 m2D m1 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

3、/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）4.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 ：* n(HHO3)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

4、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4mol?L-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。：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:结合OH 的能力比B与A的差值B点对应的沉淀量为。上述现象说明溶液中 强（填离子符号）。mL。mol。mol， C点对应的溶液体积为5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（

5、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写出反应的离子方程式3Cu + 2NO3 + 8H+ = 3Cu2+ + 2N0 f + 4H2O变式：欲用浓硝酸法

6、（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 N02气体外还会有少量的 NO生成；常温下N02和N2O4混合存在，在低于0 C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 的是。装置中B瓶的作用是 实验时A中反应停止后，D中的现象是 的高低对实验有较大的影响， 原 因 是 （ 释）：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O打开 D装置导管的活塞为便于观察应通入 用 所 学K2并通入氧气，若反应确有 NO产生,;实验时发现通入氧气温度（填“冷”或“热”）的氧气，的

7、理 论 知 识为减小测量误差，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：银合金的质量、浓硝酸的物质的量浓度及体积（过量卜E装置反应生成物中氮元素的质量；ONO的产生，则在铜银合金与浓硝酸反应后，只需 连续装置）就可达目的，简述实验为确定合金中铜的质量分数，还需测定的数 是:ONO被氧化，而在 D中观察不到现象。（2）无色气体变为红棕色 热 由题意可知若实验只测定Cu的质量分数，不检验 简单实验操作（不使用B E 程：（1）排尽整个装置中的空气；防止生成的 吸收气流中的水蒸气。 （3 ）2NO2N2O4是放热

8、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 NaCI溶液，过滤、洗涤、干燥沉淀，称量生成的AgCI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

9、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

10、浓硝酸能将 NO氧化成N02，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 mol / L稀硝酸、蒸馏已知：水、浓硫酸、 氢氧化钠溶液及二氧化碳氢氧化钠溶液不与 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，打开弹簧夹后装置的作用是，发生反应的化学方程式是装置中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

11、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3mol L-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） Cu + 4HNO3（浓）=Cu（NO3）2 + 2NO2 f + 2H2O （4）将NO2转化为NO 3NO3 + H2O=2HNO3

12、 + NO （ 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） acd6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。方案一：用铜屑与浓硝酸作用。方案二：用铜屑与中等浓度的硝酸作用，生成的 NO 和 NO2 气体用 NaOH 吸收。

13、 方案三：先将铜屑在空气中灼热，使其完全氧化，再用硝酸溶解上述产物。方案一的制备反应为：CU+4HNO3 (浓)=Cu (NO3)2+2NO2 f +2H2O。制备 1mol Cu (NO3)2 需 4mol HNO3 ,反应放出的 NO2 未处理, 对环境有污染。方案二的制备除含方案一反应外还有反应：3Cu+8HNO3=3Cu (NO3)2+2NO4molf +4H2O ，制备 1mol Cu (NO3)2 需HNO3。反应放出的 NO2和NO可基本被吸收，对环境污染较小。方案三的制备反应也有两个： 2Cu+O2 = 2CuO, CuO+2HNO3=Cu (NO3)2+H2O ，制备 1mo

14、l Cu (NO3)2 需2molHNO3 ，对环境的污染也较小。小结：虽然金属与硝酸反应很复杂， 但究其本质， 我们不难发现参加反应的硝酸可分成两部分， 一 部分体现酸性与金属阳离子结合生成盐， 一部分体现气体氧化性得到电子还原为低氮的低价 化合物。因此 我们可以总结出以下 3个解题技巧：1匹配原则：生成盐中硝酸根离子的物质的量等于金属离子的物质的量(或金属) 与该金属表现化合价之积。2电子守恒：金属失去的电子的物质的量等于硝酸被还原生成氮的氧化物或其它产物时得到的电子的物质的量。3物料守恒：参加反应的硝酸可分两部分，一部分体现酸性生成盐， 一部分体现氧化性被还原，故发反应的硝酸的物质的量等

15、于生成盐中硝酸根离子的物质的量加还原产物中氮原子物 质的量。综合考查：现有 Fe和Cu组成的合金，其中 Fe、Cu 的总物质的量为 a mol，Cu的物质 的量分数为x，全部投入含b mol HNO3稀溶液中，微热使其充分反应，且硝酸产物只有 NO, 试回答下列问题：（1 ）、用微粒符号填写下列空白（列出全部可能出现的情况） 。残留固体成分溶液中的金属离子（2）、当溶液中离子只有 Fe 2+、Cu2+时，则b的取值范围是（用 a、x表示）:解析!此题较洵竦合，没苞一定的解題方法和技巧*很难完整地解决这个题目，如果结合数轴 法J扌箱序思维来解决间题，则较为容易，也不会漏解.同时也为（2）问打下了一个好的基础.首先据相关元看七合物知识写出相关的反应式，扌安有序思维.数轴用来表示HN的壘，则；I3Fe +8HNO3=SF& CXO3) 2 + 2NOT+4H)383、8a( 1 - x) rl 、观1 -刃 亦1-胡33Cu +SHN0t=3Cu (XOi)+2呵+4冋3SSaxax i3Fe 1X6)欣(NOi) NOT + 2K03( 1 X)4a(l -x)3由此可知，被三个特殊