化学自习室移动版

由于硝酸具有强氧化性，能与金属活动顺序表中除Pt、Au以外的所有金属反应。无论浓硝酸或稀硝酸与金属反应时，都不产生氢气；金属被氧化到高价态，而硝酸被还原的程度，主要取决于硝酸的浓度和金属的活动性。硝酸作为氧化剂，可能被还原为以下一系列较低价态的氮的化合物：NO₂(＋4)、NO(＋2)、N₂O(＋1)、N₂(0)、NH₃(－3)(又与HNO₃反应生成NH₄NO₃)。   

对同一种金属来说，酸越稀，则被还原的程度越大。由于反应复杂，往往同时生成多种还原产物。一般地说，浓硝酸总是被还原为NO₂ ，稀硝酸总是被还原为NO及＋2 价以下的产物；当活泼的金属如Mg、Zn、Fe等与很稀的硝酸反应时，则生成NH₃，NH₃在酸性溶液中形成铵盐。 

二价金属和硝酸反应的物质的量之比与硝酸的还原产物的关系有以下四种情况：

(1) 1∶4 时产生NO₂  　

Cu＋4HNO₃(浓)＝Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O  ①

(2) 3∶8 时产生NO　　

3Cu＋8HNO₃(稀)＝3Cu(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O   ② 

(3) 4∶10 时产生N₂O或NH₄NO₃    　　

4Zn＋10HNO₃(更稀)＝4Zn(NO₃)₂＋N₂O↑＋5H₂O    ③  　　

4Zn＋10HNO₃(更稀)＝4Zn(NO₃)₂＋NH₄NO₃＋3H₂O   ④

(4) 5∶12 时产生N₂或NH₄NO₂

5Fe＋12HNO₃＝5Fe(NO₃)₂＋N₂↑＋6H₂O  ⑤

5M＋12HNO₃＝5M(NO₃)₂＋NH₄NO₂＋4H₂O   ⑥ 

三价金属和硝酸反应的物质的量之比与硝酸的还原产物的关系有以下两种情况：

(1) 1∶6 时产生NO₂(注意：常温下铁、铝等金属遇浓硝酸发生钝化)

Fe＋6HNO₃(浓) Fe(NO₃)₃＋3NO₂↑＋3H₂O   ⑦

(2) 1∶4 时产生NO

Fe＋4HNO₃(稀)＝Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O    ⑧ 

 二价金属与硝酸反应

  三价金属与硝酸反应

利用上述规律可快速判断主要发生哪个反应，书写化学方程式或离子方程式，确定还原产物，并进行有关计算。

例1：写出过量铁粉与稀硝酸反应的离子方程式。

解析：问题中没有指出硝酸被还原的产物时，应按教材要求产生NO。由于铁过量，不可能生成三价铁盐，因此，应按②式反应，离子方程式为：3Fe＋8H⁺＋2 NO₃^－＝3Fe²⁺＋2NO↑＋4H₂O。

例2：在锌跟稀硝酸发生反应时，若参加反应的锌与消耗的硝酸的物质的量之比为1∶2.5时，则被还原的硝酸和未被还原的硝酸的物质的量之比为    (  D  )

A. 2∶5　　　　B. 1∶4　　　　C. 1∶5   　　　D. 1∶9

解析：锌与硝酸反应的物质的量之比为1∶2.5＝4∶10，若按③式反应时应选B，若按④式反应时应选D。而被还原的硝酸和未被还原的硝酸的物质的量之比应是1∶9，故选D。

例3：稀硝酸在与某二价金属反应时，被还原的硝酸占硝酸总耗量的 ，则该反应中可能的还原产物是      (  AD )

A. N₂　　　  　B. NO　　　  　C. N₂O　　　  　　D. NH₂NO₂

解析：被还原的硝酸与起酸作用的硝酸是1∶5＝2∶10，被还原的硝酸与参加反应的硝酸是2∶12，由后面的表知金属与硝酸的物质的量之比为5∶12；或由起酸作用的硝酸(5)知与之反应的二价金属应为2.5， 故二价金属与硝酸的物质的量之比为：2.5∶6＝5∶12，可按⑤或⑥式反应，应选A和D。

例4：常温下，m g铁屑和含n g HNO₃的硝酸溶液恰好完全反应，若m∶n＝2∶9， 则起氧化作用的硝酸是      (  D  )

A. m g  　　  　　B. n g     　  　　C.  g　　    　　D.  g

解析：Fe与HNO₃的物质的量之比为 ∶ ＝1∶4， 由于常温下铁遇浓硝酸钝化，只可按⑧式反应，有 mol硝酸起氧化作用，故n g硝酸中起氧化作用的就应是 g，应选D。

例5：跟27 g铝反应的稀硝酸，如果用来跟铁反应最多可溶解的铁的质量为     (  C  )

A. 28 g　　　　B. 56 g　　　　C. 84 g　　　　D. 27 g

解析：由上述规律知，铝与稀硝酸反应的系数是1 和4，即27 g铝(1 mol)消耗4 mol硝酸。若用来与铁反应，溶解的铁要多，铁应为＋2价，Fe与HNO₃反应的系数应为3 和8，故4 mol硝酸可溶解1.5 mol铁，其质量为1.5 mol×56 g / mol＝84 g，应选C。

例6：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(MCE97.24.)    (  C  )

A. NO₂             B. NO              C. N₂O              D. N₂

解析：4Zn＋10HNO₃(更稀)＝4Zn(NO₃)₂＋N₂O↑＋5H₂O     ③

           4                             2

例7：某单质能跟浓硝酸反应，若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1∶4，则该元素在反应中所显示的化合价可能是(上海高考题93.27)       (  BD )

A. ＋1          B. ＋2          C. ＋3          D. ＋4           E. ＋5

解析：Cu＋4HNO₃(浓)＝Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O及C＋4HNO₃(浓) CO₂↑＋4NO₂↑＋2H₂O

注意：单质与硝酸反应，除了金属单质外，还应包括非金属单质，如碳、硫和磷，其反应的化学方程式如下：

C＋4HNO₃(浓) CO₂↑＋4NO₂↑＋2H₂O

S＋6HNO₃(浓) H₂SO₄＋6NO₂↑＋2H₂O

P＋5HNO₃(浓) H₃PO₄＋5NO₂↑＋H₂O

I₂＋10HNO₃(稀) 6HIO₃＋10NO↑＋2H₂O

例8：含n g HNO₃的稀溶液，恰好使5.6 g铁粉完全溶解，若有 g HNO₃被还原为NO(无其它还原产物)，则n值不可能是     (  A  )

A. 12.6              B. 16.8              C. 18.9              D. 25.2

解析：(1) Fe  ＋  4HNO₃  ＝   Fe(NO)  ＋  NO↑  ＋  2H₂O

             0.1       0.4 

0.4 mol×63 g / mol＝25.2 g，D符合。

(2) 3Fe  ＋  8HNO₃   ＝   3Fe(NO₃)₂  ＋ 2NO↑ ＋ 4H₂O 

  0.1      0.1×8/3

0.1× 8/3mol×63 g / mol＝16.8 g，B符合。

18.9介于16.8与25.2之间，发生以上两反应，故C也符合。因此，本题应选A。

以下问题供练习：

1．已知锌与某浓度的稀硝酸反应，当锌与硝酸恰好完全反应时，其物质的量之比为5∶12，则还原产物一定是       (  D  )

A. NH₄NO₃　 　B. NO　　　C. N₂O　　D. N₂

2．在含a g HNO₃的稀硝酸中，加入b g铁粉，反应生成NO，铁全部溶解。已知反应中有 的HNO₃被还原，则a∶b不可能是         (  C  )

A. 4∶1              B. 3∶1              C. 2∶1              D. 9∶2

3．将含有n g HNO₃的稀溶液，跟m g铁粉完全反应，若HNO₃只被还原为NO，则n∶m不可能是   (  B  )

A. 9∶2              B. 3∶2              C. 3∶1              D. 4∶1

4．极稀的硝酸跟锌反应能生成硝酸锌、硝酸铵和水。在此反应中，用于氧化0.1 mol锌所需HNO₃的物质的量是        (  A  )

A. 0.025 mol          B. 0.25 mol          C. 0.5 mol          D. 0.4 mol

解析：4Zn  ＋  10HNO₃(更稀) ＝  4Zn(NO₃)₂＋NH₄NO₃＋3H₂O

  0.1        0.25                       0.025

5．极稀的硝酸跟锌反应能生成硝酸锌、硝酸铵和水，在此反应中，用于氧化0.1 mol锌所需HNO₃的物质的量是    (  A  )

A. 0.025 mol       B. 0.25 mol       C. 0.5 mol      D. 0.4 mol