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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
本文标题:高一化学硝酸总结导学案
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