硝酸和硫酸的氧化性

【例1】下列叙述正确的是A.浓硫酸是一种干燥剂，能够干燥氢气、氧气、氨气等气体，但不能干燥有较强还原性的HI、H2S等气体B.浓硫酸与单质硫反应的方程式为：S+2H2SO4（浓）3SO2↑+2H2O,在此反应中，浓硫酸既表现了其强氧化性又表现了其酸性△====C.把足量铜粉投入到只含2molH2SO4的浓硫酸中，得到气体体积在标准状况下为22.4LD.常温下能够用铁、铝等容器盛放浓H2SO4，是因为浓H2SO4的强氧化性使铁、铝等发生钝化【规范解答】选D。氨气能与浓H2SO4作用生成（NH4）2SO4，A错误；由S与浓H2SO4发生反应的方程式可知：浓H2SO4全部被还原为SO2，浓硫酸只表现出强氧化性，B错误；铜与浓H2SO4发生反应时，随着反应的进行，硫酸的浓度降低，而铜与稀H2SO4不发生反应，故产生的气体小于22.4L，C错误。【互动探究】若把1molZn粉投入到一定量的浓硫酸中，Zn全部溶解后得到的气体中含H2,则气体总体积在标准状况下为多少升？提示：22.4L。Zn与浓H2SO4反应产生SO2，与稀H2SO4反应生成H2，都是1molZn产生1mol气体。【例2】（2010·大庆高一检测）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，向该混合液中加入1.92g铜粉，加热充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是A.0.15mol/LB.0.225mol/LC.0.35mol/LD.0.45mol/L【自主解答】选B。由于本题溶液中存在HNO3、H2SO4，所以c（H+）>c（NO3-），而在Cu与HNO3反应中可知，实际参加反应的n(H+)∶n(NO3-)=8∶3,所以要依据离子方程式来计算。3Cu+8H++2NO3-====3Cu2++2NO↑+4H2O3823(0.4+0.2)×0.10.4×0.1由此可知H+的量不足，完全反应，则【变式训练】在浓硝酸中放入铜片：（1）开始时反应的化学方程式为______，实验现象为____________________________________________。（2）若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为___________________________________________。（3）待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_________________________________________________________________。

【解析】随着反应的进行，硝酸的浓度减小，反应结束前实质上是铜与稀HNO3反应，反应停止后再加稀H2SO4，溶液中的NO3-在酸性条件下，又相当于稀HNO3与铜反应，反应现象应从溶液颜色和气体颜色方面描述。答案：（1）Cu+4HNO3（浓）====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

溶液逐渐变蓝，有红棕色气体逸出（2）3Cu+8HNO3（稀）====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O（3）加入稀H2SO4后，H+与原溶液中的NO3-构成强氧化性的条件，又能与过量的Cu反应，发生反应的化学方程式为：3Cu+8HNO3（稀）====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O1.（2010·承德高一检测）往浅绿色的Fe（NO3）2溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是（）A.颜色变浅B.逐渐变为红色C.没有改变D.变为棕黄色【解析】选D。加入稀盐酸时，溶液中存在H+和NO3-，相当于有稀HNO3，氧化Fe2+变成Fe3+,所以显棕黄色。2.下列各组气体通常情况下能大量共存，并且既能用浓硫酸干燥，又能用碱石灰干燥的是（）A.SO2、O2、HBrB.NH3、O2、N2C.NH3、CO2、HClD.H2、CH4、O2【解析】选D。SO2、HBr属于酸性气体，能与碱石灰反应，且HBr又属于还原性气体，能被浓H2SO4氧化，故不选A；因为NH3是碱性气体，与硫酸反应，故不选B；因为NH3与HCl易化合生成NH4Cl，两气体不能大量共存，且NH3与硫酸反应，HCl与碱石灰反应，故不选C；因为H2、CH4、O2在常温常压下互不反应，且各气体既不与浓H2SO4反应，又不与碱石灰反应，符合题意，所以选D。3.某同学认为全运会金牌——“璇宝”为纯金制造，而非Cu合金，可用于检验的试剂是（）A.盐酸B.CuSO4溶液C.硝酸D.硫酸【解析】选C。硝酸除金、铂外，其他金属都能溶解，故用硝酸检验，如果溶解，则是Cu合金，如果不溶解，则是纯金制造。4.在下列反应中，硝酸既表现氧化性又表现酸性的是（）A.FeO和HNO3B.Al(OH)3与HNO3C.H2S和HNO3D.CaCO3与HNO3【解析】选A。有关硝酸所发生的反应中，只起酸性作用的HNO3，也就是只提供H+的硝酸，这部分NO3-在反应中化合价不变生成盐；而起氧化作用的HNO3，就是HNO3分子在反应过程中氮元素化合价降低生成较低价含氮化合物的那部分硝酸。因此，硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的典型特征是既有硝酸盐的生成又有氮元素较低价化合物的生成。对比4个选项,A符合题意；B、D硝酸只起酸的作用；C硝酸只起氧化性作用。5.（2010·豫东高一检测）将一定量铜与足量浓硝酸充分反应，可以得到6.72LNO2气体（气体体积在标准状况下测定）。（1）写出铜与浓硝酸反应的化学方程式_________________________________________________________。（2）若反应后溶液体积为100mL，则所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是多少？（3）若改用排水法收集气体，则可收集到气体的体积为多少？【解析】Cu+4HNO3（浓）====Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O1mol2moln（Cu2+）0.3moln（Cu2+）=0.15mol若用排水法收集反应产生的气体，由于发生反应：3NO2+H2O====2HNO3+NO3L1L6.72LV(NO)则得到NO气体的体积为答案：（1）Cu+4HNO3（浓）====Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O（2）1.5mol/L(3)2.24LA组（30分钟50分）一、选择题（本题包括4小题，每小题6分，共24分）1.（2010·黄山高一检测）取三张蓝色石蕊试纸湿润后贴在玻璃片上，然后按顺序分别滴加浓硝酸、98.3%的浓硫酸、新制氯水，三张试纸最终变成（）A.白、红、白B.红、黑、白C.红、红、红D.白、黑、白【解析】选D。将浓硝酸滴到试纸上，最终被浓硝酸漂白，浓硫酸将试纸炭化变黑，新制氯水将试纸漂白。2.鉴别稀硫酸和浓硫酸最简单的方法是（）A.加酚酞试液B.与铜片反应C.加BaCl2溶液和硝酸D.用玻璃棒各蘸一点滴在纸上【解析】选D。稀硫酸和浓硫酸都不能使酚酞试液变色，与BaCl2溶液和硝酸反应都生成白色沉淀，故A、C两项不正确；稀硫酸与铜片不反应，浓硫酸与铜片加热时可反应，但不符合“简单”的要求，故B项也不正确；用玻璃棒各蘸一点滴在纸上，稀硫酸无明显变化，浓硫酸很快使纸变黑，该法最简单，故D项正确。3.各取0.1molCu分别投入足量的下列四种酸溶液中（必要时可以加热）：①浓硫酸、②浓硝酸、③稀硝酸、④稀硫酸，充分反应后得到的气体体积（相同条件下）由大到小的顺序是（）A.①②③④B.②①③④C.②④①③D.③④①②【解析】选B。由于Cu的物质的量相同，即转移电子数相同，①②③④不反应，由电子守恒知，放出气体体积②>①>③>④。4.（双选）（2010·天津高一检测）炭跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图所示)，下列有关说法正确的是（）A.洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡B.在Z导管出来的气体中无二氧化碳C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡D.在Z导管口有红棕色气体出现【解析】选C、D。本题综合考查浓H2SO4、浓HNO3及SO2、NO2等元素化合物知识。由C+2H2SO4（浓）CO2↑+2SO2↑+2H2O知气体X为SO2、CO2的混合物，而由Cu+4HNO3（浓）====Cu（NO3)2+2NO2↑+2H2O可知气体Y为NO2，其中SO2、NO2在水溶液中发生反应，NO2+SO2+H2O====H2SO4+NO,产生的H2SO4可与BaCl2发生反应：BaCl2+H2SO4====BaSO4↓+2HCl，而NO遇空气被氧化成为红棕色的NO2，故本题答案为C、D。△====二、非选择题（本题包括2小题，共26分）5.（11分）（2010·长春高一检测）非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：（1）若A在常温下为固体，B是能使品红溶液褪色的有刺激性气味的无色气体。①D的化学式是___________；②在工业生产中，B气体的大量排放被雨水吸收后形成了而______污染了环境。（2）若A在常温下为气体，C是红棕色的气体。①A、C的化学式分别是：A______；C______。②D的浓溶液在常温下可与铜反应并生成C气体，请写出该反应的化学方程式___________________________。该反应______（填“属于”或“不属于”）氧化还原反应。【解析】（1）若B是能使品红溶液褪色的有刺激气味的无色气体，则B是SO2，C是SO3，D是H2SO4；若大量排放SO2,则会形成酸雨。（2）若C是红棕色气体，则C为NO2，B为NO，A为N2，D为HNO3，浓HNO3可与Cu反应：4HNO3（浓）+Cu====Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O此反应有化合价升降变化，属于氧化还原反应。答案：（1）①H2SO4②酸雨（2）①N2NO2②Cu+4HNO3（浓）====Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O属于6.（15分）某学生做实验：在一个白色的点滴板的孔穴中分别放入小纸片、少量CuSO4·5H2O。然后如图所示，分别滴入几滴浓硫酸或稀硫酸，观察现象。回答下列问题：（1）浓硫酸滴入小纸片上，小纸片变______（填实验现象），说明浓硫酸具有______性。（2）稀硫酸滴入CuSO4·5H2O中，胆矾____________________（填实验现象），浓硫酸滴入CuSO4·5H2O中，胆矾__________________（填实验现象），说明浓硫酸具有______性。【解析】本题以实验的形式考查了浓硫酸的脱水性和吸水性。浓硫酸将有机物中的H和O元素按照2∶1的比例脱去，表现其脱水性；浓硫酸能够吸收自由的水或结晶水合物中的水，表现其吸水性。答案：（1）黑脱水（2）无明显现象蓝色晶体变成白色吸水B组1.将1．92g铜粉与一定量的浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到气体1.12L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是()A．0.12molB．0.11molC．0.09molD．0.08mol【解析】选B。铜与硝酸反应时，消耗的HNO3中的N进入Cu(NO3)2和氮的氧化物(NO2或NO)中。n(Cu)0.03mol，n(气体)0．05mol。所以共消耗硝酸的物质的量n(HNO3)=0.03mol×2+0.05mol=0.11mol，故正确答案为B。2.（2010·阜阳高一检测）黑色固体A加热至红热投入到无色溶液B中发生如下转化关系，已知X是由两种气体组成的混合气体。（1）由此可以推断：A为______，B为______，X为______，C为______，E为______。（2）写出D与F反应的化学方程式______________。【解析】根据“D（溶液）+F（单质）→G（蓝色溶液）+E（无色气体）”可知F为Cu，则D为稀HNO3，E为NO，G为Cu（NO3）2，继而推出X气体中有NO2，则C气体中有NO，因与石灰水反应产生白色沉淀，所以C气体中还有CO2，则X由NO2和CO2组成，因此A为碳、B为浓HNO3。答案：（1）C浓硝酸NO2和CO2NO和CO2NO（2）3Cu+8HNO3（稀）====3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O某课外活动小组的同学在实验室做锌与浓硫酸反应的实验时，甲同学认为产生的气体是二氧化硫；而乙同学认为除二氧化硫气体外，还可能产生氢气。为了验证甲、乙两同学的判断是否正确，丙同学设计了如图所示的实验装置(锌与浓硫酸共热时产生的气体为X，且该反应装置已略去)：试回答：（1）上述实验中生成二氧化硫气体的化学反应方程式为__________________________________________。（2）乙同学认为还可能产生氢气的理由是_______。（3）丙同学在安装好装置后，必不可少的一步操作是____________________________________________。（4）B中加入的试剂是______，其作用是________。（5）可以证明气体X中含有氢气的实验现象是：C中__________，D中________。如果撤去装置B，是否还能根据D中的现象判断气体X中含有氢气？答：________，理由是_________________________。【解析】解题时应根据题目要求，整体分析可行性的思路或程序，然后再把每步操作答好。为确定SO2产生，可在A中加入品红试液，后利用酸性KMnO4溶液将其除去；为确定H2产生，需用H2还原CuO，检验生成物H2O，但必须先用B干燥气体，这样整体思路就清晰了。答案：（1）Zn+2H2SO4（浓）ZnSO4+SO2↑+2H2O（2）在锌与浓硫酸的反应中，H2SO4被消耗，且有水生成，c（H2SO4）逐渐减小，由浓硫酸变成稀硫酸，锌与稀硫酸反应生成氢气（3）检验装置气密性（4）浓硫酸吸收水蒸气（5）黑色氧化铜粉末变成红色无水硫酸铜粉末变成蓝色不能混合气体通过KMnO4溶液时会带出水蒸气，干扰后续实验中H2的检验△====1.在给定条件下，下列加点的物质在化学反应中完全消耗的是（）A.用50mL8mol·L-1的浓盐酸与10g二氧化锰共热制取氯气B.向100mL3mol·L-1的硝酸中加入5.6g铁﹒﹒﹒﹒C.标准状况下，将1g铝片投入20mL18.4mol·L-1的硫酸中D.在5×107Pa、500℃和铁触媒催化的条件下，用氮气和氢气合成氨【解析】选B。A中MnO2只能与浓盐酸反应，故盐酸浓度变小后不能反应，A不能;B中发生反应3Fe+8HNO3====3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，根据二者的物质的量可以看出，Fe不足，所以Fe全部反应，C中Al与浓硫酸发生钝化不能反应完；D中反应为可逆反应不能完全转化，只有B能符合题意。﹒﹒﹒﹒﹒﹒2.下列离子方程式正确的是（）A.碳酸氢钠溶液与少量澄清石灰水反应：HCO3-+Ca2++OH-====CaCO3↓+H2OB.氯化铵与氢氧化钠两种浓溶液混合加热NH4++OH-H2O+NH3↑C.氢氧化镁与稀硫酸反应：H++OH-====H2OD.单质铜与稀硝酸反应：Cu+2H++2NO3-====Cu2++2NO↑+H2O△====【解析】选B。A中Ca(OH)2是少量的，所以Ca2+和OH-全部反应，其物质的量之比必须与化学式中的相符合，即：2HCO3-+Ca2++2OH-====CaCO3↓+CO32-+2H2O;B是正确的；C中Mg(OH)2是难溶物质，不能拆开，正确的应该是Mg(OH)2+2H+====Mg2++2H2O;D中电荷不守恒，正确写法是：3Cu+8H++2NO3-====3Cu2++2NO↑+4H2O。3.（双选）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（）A.反应生成气体的物质的量前者多，后者少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【解析】选A、B。可依据反应的方程式Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，1mol铜与浓HNO3反应，生成气体2mol，消耗HNO34mol，转移电子2mol，而与稀HNO3反应时生成气体消耗转移电子2mol，前者气体为红棕色，后者气体无色，故A、B正确。4.将下列溶液置于敞口容器中，溶液质量会增加的是（）A.浓硫酸B.稀硫酸C.浓盐酸D.浓硝酸【解析】选A。浓H2SO4具有吸水性，吸收空气中的H2O，使浓H2SO4质量增加，浓盐酸、浓硝酸具有挥发性，使溶液质量减小。5.物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是（）A.1∶4B.1∶5C.2∶3D.2∶5【解析】选A。设2molZn参与反应，因Zn无剩余，则最终生成了2molZn（NO3）2，显然含有4molNO3-，这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3，根据得失电子守恒有：2×n（Zn）=n（HNO3）×4，则n（HNO3）=1mol,即有1molHNO3被还原。6.如图甲是验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是师生对实验改进后的装置：(1)甲、乙、丙三个装置中都发生的反应的化学方程式是：________________________________________。（2）和甲装置相比，乙装置的优点是①__________,②____________。（3）为了进一步验证NO2和水的反应，某学生设计了丙装置。实验时先关闭止水夹______，再打开止水夹_________，才能使NO2气体充满B试管；当气体充满B试管后，将铜丝提起与溶液脱离。欲使烧杯中的水进入B试管，应如何操作？____________________________。【