化学自习室移动版

 一、硝酸与金属反应的规律

1、金属与硝酸反应一般不放出H₂。浓HNO₃一般被还原为NO₂，稀HNO₃一般被还原为NO，极稀的HNO₃可被还原成NH₃，与HNO₃反应生成NH₄NO₃，即HNO₃越稀，还原产物的价态越低。

2、反应中硝酸部分作氧化剂被还原，部分起酸的作用生成硝酸盐。

生成NO₂时被还原的硝酸占, 生成NO时被还原的硝酸占，生成N₂O时被还原的硝酸占,生成NH₄NO₃时被还原的硝酸占。

3、铁与硝酸反应先生成Fe(NO₃)₃，若铁过量，Fe(NO₃)₃再与Fe反应生成Fe(NO₃)₂。

二、非金属与硝酸反应的规律

 非金属与硝酸反应，硝酸只表现氧化性全部被还原，不再表现酸性。

三、硝酸遇还原性化合物时显氧化性，遇非还原性化合物时显酸性。

如HNO₃遇FeO先发生复分解反应生成Fe(NO₃)₂，HNO₃显酸性，Fe(NO₃)₂再被HNO₃氧化成Fe(NO₃)₃，HNO₃显氧化性。

四、硝酸参与的氧化还原反应的计算的常见方法：

1、电子守恒法

例1 某单质能与浓硝酸反应，若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1:4，则该单质被氧化后的氧化产物中元素化合价可能为（  ）

A 、+1          B、 +2        C、+3         D、+4

分析：当单质（M）是非金属单质时，HNO₃全部被还原成NO₂，设氧化产物中M元素的化合价为x,根据反应中电子得失相等，则

0   +x             +5    +4

1M→1M^x+           4HNO₃→4NO₂

1(x-0)=4(5-4)      x=4,选项D可以。

当单质（M）是金属单质时，一部分起酸性作用生成M (NO₃)_x，一部分被还原生成NO₂,

0      +x              +5         +4

1M→1M(NO₃)_x    （4-x）HNO₃→（4-x）NO₂

1(x-0)= （4-x）(5-4)， x=2,选项B可以。

答案  BD

2、原子守恒法

例2  38.4mg Cu跟适量的浓硝酸反应，Cu全部作用后，在标准状况下收集到气体22.4ml (不考虑NO₂和N₂O₄的转化)，则消耗的HNO₃的物质的量为（    ）

A、1.0×10^-3mol   B、1.6×10^-3mol  C、2.2×10^-3mol   D、2.4×10^-3mol

分析：反应完全后，溶液中NO₃^-和生成的气体（NO₂、NO）中N原子的物质的量之和等于原HNO₃的物质的量。标准状况下22.4ml气体的物质的量为1.0×10^-3mol，Cu(NO₃)₂的物质的量与Cu的物质的相等，都为38.4⁄64×10^-3mol，则消耗HNO₃的的物质的量为 1.0×10^-3mol+38.4⁄64×10^-3mol=2.2×10^-3mol

答案   C

3、离子方程式法

金属与HNO₃、H₂SO₄的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO₃^-在H₂SO₄提供H⁺的条件下继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H⁺或NO₃^-进行有关计算，且溶液中要符合电荷守恒。

 例3  在100ml1.2mol·L-1HNO₃、2.0 mol·L-1H₂SO₄的混合酸中，加入25.6Cu，充分反应后，Cu²⁺物质的量浓度为（忽略反应前后溶液体积的变化）（ ）

A、4.0mol·L^-1    B、1.95mol·L^-1   C、1.8mol·L^-1    D、2.0mol·L^-1

分析 n(Cu )=25.6/64 mol=0.4 mol

 n(H⁺ )= 1.2mol·L^-1 ×0.1L+2.0 mol·L^-1×2×0.1=0.52 mol

 n(NO₃^- )= 1.2mol·L^-1 ×0.1L=0.12 mol

3Cu  + 8H⁺  +  2NO₃^-    =  3Cu²⁺ +2NO↑+4H₂O

    3        8        2         3

   0.4 mol  0.52 mol 0.12 mol   n(Cu²⁺ )

经判断，Cu和H⁺都过量，NO₃^-反应完，根据NO₃^-进行计算：

2 ×n(Cu²⁺ )=3×0.12 mol  

n(Cu²⁺ )= 0.18 mol

c(Cu²⁺ )=1.8 mol·L^-1

    答案   C

4、终态分析法 

 例4  a g铁粉与一定量的硝酸在一定条件下充分反应，将生成的气体与标准状况下b LO₂的混合，恰好能被水完全吸收，则a与b的关系可以是（   ）

     A、b>0.3       B、b<0.2    C、0.2a<b<0.3a   D、无法确定

分析  题中硝酸的浓度和用量均未知，因此，Fe与HNO₃反应的产物也就难以确定，生成的产物中可能含有Fe(NO₃)₃、Fe(NO₃)₂，或二者的混合物；生成的气体可能有NO₂、N₂O₄、NO，也可能是它们之间的两种或三种和混合物，但从开始到终态来看，HNO₃的还原产物即生成的气体与b LO₂混合后，恰好被水完全吸收，最终生成的仍是HNO₃，相当于b LO₂把a g铁粉氧化为+2或+3价化合物。

   得到x mole^-                           失去xmole^-  

HNO₃----------→NO₂、N₂O₄、NO----------------→HNO₃

 b LO₂得到x mole^-

     失去a/56×3mole^-                           失去a/56×2mole^-

ag Fe----------------→Fe(NO₃)₃或a g Fe--------------------→Fe(NO₃)₂

 即b/22.4×2×2= a/56×3 ，b=0.3a；b/22.4×2×2= a/56×2，b=0.2a

答案  C

5、极端假设法

涉及混合物组成成分的有关计算，有时通过常规的方法难以形成解题的思路时，借助于极端假设法往往是达到解题目的的一种有效方法。该法是依据题设的条件，从某种极限状态去分析某个量的取值范围，然后对问题做出推理和判断的解题方法。

例5  0.03mol Cu完全溶于硝酸，产生氮的氧化物（NO₂、N₂O₄、NO）混合气体共0.05mol,该混合气体的平均相对分子质量可能为（   ）

A.、30       B、46     C、50       D、66

分析   0.03mol Cu完全溶于硝酸后失去0.06mole^-，生成的气体是0.05mol，平均每生成1mol气体转移1.2mole^-，而产生1mol NO₂、N₂O₄、NO，分别可得到1mole^-、2mole^-、3mole^-。由于1.2介于1~2或1~3之间，从极限的角度考虑，氮的氧化物有两种可能组合：

（1）NO₂和N₂O₄，由十字交叉法得：

      NO₂      1                2-1.2    0.8      4

                              1.2    ——  = —— = ——

      N₂O₄      2               1.2-1    0.2      1

n(NO₂ )/ n(N₂O₄)=4:1

M=(4×46+1×92)/(4+1)=55.2

（2）NO₂和NO，由十字交叉法得：

      NO₂      1              3-1.2     1.8      9

                             1.2    ——   = —— = ——

      NO       3               1.2-1      0.2     1

n(NO₂ )/ n(NO)=9:1

M=(9×46+1×30)/(9+1)=44.4

由平均值原则可知，原混合气体的平均相对分子质量介于44.4~55.2之间。

答案  B C