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扎鲁特一中高一化学导学案命题时间：2014年5月15日命题人：张国琴硝酸和金属反应小结一、识要点：硝酸是一种很强的氧化剂，不论稀硝酸还是浓硝酸都有氧化性，是氧化性酸。硝酸能氧化除Pt、Au之外的绝大多数金属，硝酸越浓氧化性越强，同浓度的硝酸温度越高氧化性越强。1、金属活动顺序表中排在氢以后的金属，浓硝酸产生NO2，稀硝酸产生NO，在反应中硝酸均既表现氧化性又表现酸性。Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O……………………①3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O…………………②上述两反应均可用离子方程式表示为：Cu+4H++2NO3—=Cu2++2NO2↑+2H2O3Cu+8H++2NO3—=3Cu2++2NO↑+4H2O2、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。（即浓硝酸将它们表面氧化成一层薄而致密的氧化物薄膜、阻止了进一步反应的缘故）。若加热，解除钝化则发生反应，例如：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〗铁与稀硝酸的反应，无论硝酸是否过量，开始硝酸总是把Fe氧化成Fe3+Fe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……………………①3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O……………………②设n(Fe):n(HNO3)=a，则a≦¼时，按①进行；a≧3/8时，按②进行；¼≦a≦3/8时，两者都有。3、当硝酸与金属活动性顺序表中排在氢以前的活泼金属如镁、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，在更稀的硝酸中还可产生N2O、N2、NH3等。例如：Mg+4HNO3===Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Mg+8HNO3===3Mg(NO3)2+2NO↑+4H2O4Mg+10HNO3===4Mg(NO3)2+N2O↑+5H2O4Mg+10HNO3===4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O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。4、Pt、Au等贵金属不与硝酸反应，只溶于王水（1体积浓硝酸和3体积浓盐酸组成的混合物溶液）。5、注意：离子方程式中H+与NO3—的变化不一致、硝酸由浓变稀、变价金属的化合价问题、电子转移守恒、氮元素守恒等问题二、有关常见题型分类：（一）、概念型例1：下列关于硝酸的叙述正确的是（答案：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主要放出氢气，而浓硝酸则使金属钝化课堂练习：1、用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡屡发生，下列不易区别其真伪的方法是A.测密度B.放入硝酸中C.放入盐酸中D.观察外观2、铜粉放入稀硫酸中，加热后无现象；当加入一种盐后，铜粉质量减少，而溶液变蓝，同时有气体生成，此盐是A．氯化物B．硫酸盐C．硝酸盐D．磷酸盐（二）、计算型：①注意离子反应，紧扣实质求解，如3Cu+8H++2NO3—=3Cu2++2NO↑+4H2O②应用氮元素守恒③、应用电子转移守恒④、巧用等量代换⑤注意极限法、讨论法等运用1、离子方程式法例题课堂练习：1、2、.铁和铜的混合物中加入不足量的硝酸，反应后剩余金属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、m2之间的关系是A.m1一定大于m2B.m1可能等于m2C.m1一定小于m2D.m1可能小于m22、氮元素守恒法例题课堂练习：1、38.4gCu与适量的浓HNO3反应，铜全部作用后，共收集到标准状况下气体22.4L,反应消耗的硝酸的物质的量可能是（不考虑2NO2、N2O4之间转化）A.lmolB.1.6mo1C.2.2mo1D.2.4mo12、1.92gCu片与定量的浓HNO3作用，当收集到NO2和NO气体共1.12L时（标准状况），金属铜恰好全部作用。则反应中消耗HNO3_______mol被还原的HNO3________mol，转移电子________mol。答案：0.11、0.05、0.06。3.变式㈠：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．NH4NO3或N2OB．只有N2OC．只有NOD．只有N2答案为A。变式㈡：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)(2)含ngHNO3的稀硝酸溶液恰好使5.6g铁粉完全溶解，若有n/4gHNO3被还原成NO（无其它还原产物)则n的范围为____________________（3分)(3)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：(1)5Fe＋12HNO3=5Fe(NO3)3＋N2＋6H2O(由质量比求出物质的量之比，再根据得失电子总数相等来计算)(2)16.8≤n≤2(分别讨论生成＋2、＋3价铁的硝酸盐两种情况，利用得失电子数相等)(3)N2O或NH4NO3(根据化合价升降总数相等来计算)变式㈢：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8g。则原溶液中硝酸的浓度为A.0.4mol/LB.0.6mol/LC.0.8mol/LD.1.0mol/L答案为(C)。变式㈣：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13g，则生成的NO和NO2的体积比为(同温同压下测定)A.1:1B.1:2C.2:11D.4:1答案选(C)。变式㈤：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，且不考虑有N2O4生成)。A.6.89V1molB.6.89V32molC.128mmolD.无法计算该题正确答案为(B、C)变式㈥：铜与1mol／L的硝酸反应，如果NO3－浓度下降0．2mol／L，则溶液中c(H＋)同时下降A．0．2mol／LB．0．4mol／LC．0．6mol／LD．0．8mol／L变式㈦：6.4g铜与过量的硝酸(60mL8mol/L)充分反应后，硝酸的还原产物有NO2、NO，反应后溶液中所含H＋为nmol，此时溶液中所含NO3－物质的量为A.0.28molB.0.31molC.(n＋0.2)molD.(n＋0.4)mol答案为(C)。3、电子转移守恒：6.单质跟浓硝酸反应时，每有0.25mol单质反应就消耗1molHNO3，则单质元素氧化后的化合价可能是A．＋1B．＋2C．＋3D．44、始终态法终态法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：铜镁合金4.6g完全溶于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原,只产生4480mLNO2气体和336mLN2O4气体(标准状况下).反应后的溶液中加足量NaOH溶液,生成沉淀的质量为多少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:n=4480mL/22400mL·mol-1+(336mL/22400mL·mol-)×2=0.23mol。所以沉淀的质量为:4.6+0.23×17=8.51g变式㈠：一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250mL浓度为2mol/L的硝酸溶液，反应完全后，生成1.12LNO气体(标准状况下)，再加入1mol/L的NaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最少为（）。A.450mLB.500mLC.400mLD.不能确定选A变式㈡：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(标准状况下).将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状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多少mL。A.168B.224C.336D.504答案选C。4、等量代换：例题课堂练习1.14.铜和镁的合金4．6g完全溶解于浓硝酸中，若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和336mlN2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为A．9．02gB．8．51gC．8．26gD．7．04g5、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,反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO。下列说法正确的是()。A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2C.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为1:3D.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为3:1解析:用极限法判断:22.4g铁如完全转化为Fe(NO3)3转移1.2mol电子;如完全转化为Fe(NO3)2转移0.8mol电子,反应中实际转移0.3×1+0.2×3=0.9mol电子,所以产物中既有Fe(NO3)2又有Fe(NO3)3这,分别设Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量分别x、y，则(据得失电子守恒有):x+y=0.4①2×x+3×y=0.9②解之:x=0.3y=0.1，答案选D。变式：0.03mol的铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合气体共0.05mol,该混合气体的平均相对分子量可能是()。A.30B.46C.50D.66解析:假设0.05mol气体全是NO则转移0.15mol电子;假设0.05mol气体全是NO2则转0.05mol电子；假设0.05mol气体全是N2O4则转移0.1mol电子，而实际0.03mol的铜在反应中转移0.06mol的电子,因为0.06介于0.05和0.15之间；0.05和0.1之间；所以用极限法判断组成可能有两种极限。(1)气体为NO2和NO的混合气体.解:设NO2和NO的物质的量分别为x、y则(据得失电子守恒):x+y=0.05①x+3y=0.06②解之:x=0.045y=0.005所以平均相对分子量为:(46×9+30×1)/10=44.4(2)气体为NO2和N2O4的混合气体:解:设NO2和N2O4的物质的量分别为x、y则(据得失电子守恒):x+y=0.05①x+2y=0.06②解之:x=0.04y=0.01所以平均相对分子量为:(46×4+92×1)/5=55.2实际分子量应介于44.4与55.2之间，答案选BC。6、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______。[解析]据题意可知，有8mol电子转移时，则有10molHNO3参加反应，可氧化锌4mol，生成Zn(NO3)2中含NO3－为8mol，还余2molNO3－。①若余下2molNO3－全部被还原，则N的化合价应降到(＋5－8/2)＝＋1价。即生成N2O；②若余下2molNO3－中，只有1molNO3－被还原，则N的化合价应降到＋5－8＝－3价，即生成NH4NO3，也是可能的。所以，该题正确答案应为＋1、－3。变式㈠：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A.NO2B.NOC.N2OD.N2(提示：该题可通过对金属不同化合价的假设来试探求解)。变式㈡：3.25g某金属单质跟过量稀硝酸反应时，未观察