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微专题23 金属与硝酸反应的规律与计算
1．（2023·湖北·统考高考真题）学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题：
(1)铜与浓硝酸反应的装置如下图，仪器A的名称为 ，装置B的作用为 。
(2)铜与过量 反应的探究如下：
实验②中Cu溶解的离子方程式为 ；产生的气体为 。比较实验①和②，从氧化还原角度说
明 的作用是 。
(3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰
1性氛围下加热，mgX完全分解为ng黑色氧化物Y， 。X的化学式为 。
(4)取含X粗品0.0500g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，
用 标准溶液滴定，滴定终点时消耗 标准溶液15.00mL。(已知：
， )标志滴定终点的现象是 ，粗品中X的相对含量
为 。
解金属与硝酸反应计算题的一般方法
一、硝酸与金属反应的规律
1．硝酸与金属反应不能产生H 。
2
2．还原产物一般为 HNO （浓） NO ，HNO （稀） NO，很稀的硝酸还原产物也可能为
3 2 3
N O，N ，或NH NO 。
2 2 4 3
3．硝酸与金属反应时既表现出氧化性，又表现出酸性。
4．硝酸与Cu反应：
（1）Cu与浓硝酸反应时，浓硝酸被还原为NO ，氮元素的化合价变化由+5 +4；
2
（2）Cu与稀硝酸反应时，稀硝酸被还原为NO，氮元素的化合价变化由+5 +2。
（3）一般情况下，硝酸的浓度越小，其还原产物的价态越低。
25．硝酸与Zn反应：
（1）锌与浓硝酸：Zn+4HNO₃＝Zn(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O
（2）锌与中等浓度的硝酸：3Zn+8HNO₃＝3Zn(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O
（3）与一般稀硝酸4Zn＋10HNO₃＝4Zn(NO₃)₂＋N₂O↑＋5H₂O
（4）与较稀硝酸反应：5Zn＋12HNO₃＝5Zn(NO₃)₂＋N₂↑＋6H₂O
（5）与极稀硝酸反应：4Zn+10HNO₃＝4ZN(NO₃)₂+NH₄NO₃+3H₂O
二、硝酸与金属反应的计算方法
1．原子守恒法
HNO₃与金属反应时，一部分HNO₃起酸的作用，以NO 的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂，转化为
还原产物。这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO₃中氮原子的物质的量。
2．得失电子法
HNO₃与金属的反应属于氧化还原反应，HNO₃中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。
3．电荷守恒法
HNO₃过量时反应后溶液中（不考虑OH-）有：
（ 代表金属离子）。
4．离子方程式计算法
金属与H SO ，HNO₃的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO 在H SO 提供的H+的条件下能继续与金属反应，
2 4 2 4
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NO 进行相关计算，
且溶液中要符合电荷守恒。
1．（2022·北京·高考真题）下列方程式与所给事实不相符的是
A．加热 固体，产生无色气体：
B．过量铁粉与稀硝酸反应，产生无色气体：
3C．苯酚钠溶液中通入 ，出现白色浑浊：
D．乙醇、乙酸和浓硫酸混合加热，产生有香味的油状液体：
2．（2021·海南·统考高考真题）用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂)，能实现的是
选项 气体 a b
A 稀
B 溶液
C 浓 铁片
D 浓氨水
A．A B．B C．C D．D
3．（2021·广东·高考真题）化学是以实验为基础的科学。下列实验操作或做法正确且能达到目的的是
选
操作或做法 目的
项
A 将铜丝插入浓硝酸中 制备
B 将密闭烧瓶中的 降温 探究温度对平衡移动的影响
C 将溴水滴入 溶液中，加入乙醇并振荡 萃取溶液中生成的碘
D 实验结束，将剩余 固体放回原试剂瓶 节约试剂
4A．A B．B C．C D．D
1．（2023春·福建福州·高一校联考期中）关于硝酸的说法正确的是
A．敞口放置的浓硝酸，浓度会变低是因为浓硝酸有吸水性
B．稀硝酸与Cu反应生成NO和硝酸铜时，硝酸既表现强氧化性又表现酸性
C．硝酸电离出的H+，能被Zn、Fe等金属还原成H
D．常温下，向浓硝酸中投入Fe片，不会产生大量₂的红棕色气体，没有反应发生
2．（2023春·江西宜春·高一上高中学校考期末）将7.6g铁、铜合金加入100mL某浓度的稀硝酸中，完全
反应后，溶液仍呈强酸性，且共收集到NO气体2.24L(标准状况下)。若反应前后溶液的体积变化忽略不计，
则下列说法不正确的是
A．上述反应中金属共失去电子0.3mol B．原硝酸的浓度：c(HNO )=3mol•L-1
3
C．合金中，铜的质量为4.8g D．反应后，铁的化合价为+3
3．（2023春·江苏常州·高一常州高级中学校考阶段练习）为了测定铁铜合金的组成，将7.6g铁、铜合金加
入100mL某浓度的稀硝酸中，将合金完全溶解后，共收集到NO气体2.24L(标准状况下)，并测得溶液中
H+的浓度为0.5mol•L-1，若反应前后溶液的体积变化忽略不计，则下列判断不正确的是
A．上述反应中金属共失去电子0.3mol
B．合金中，铜的质量为4.8g
C．原硝酸的浓度：c(HNO )=3mol•L-1
3
D．要使溶液中的金属离子完全沉淀，需加5mol•L-1的NaOH溶液70mL
4．（2023春·四川成都·高一校考期中）我国清代《本草纲目拾遗》中记叙无机药物335种，其中“强水”
条目下写道：“性最烈，能蚀五金……其水甚强，五金八石皆能穿第，惟玻璃可盛。”这里的“强水”是
指硝酸，下列有关硝酸的相关描述中正确的是
A．王水指浓硝酸与浓盐酸按3：1的体积比混合所得的混合物
B．向装有Fe(NO ) 溶液的试管中加入稀硫酸，可在试管口观察到红棕色气体
3 2
C．常温下，浓硝酸可以用铝制容器储存，说明浓硝酸与铝不反应
D．稀HNO 与金属反应时，可被还原为更低价态，说明稀HNO 氧化性强于浓HNO
3 3 3
5．（2023春·黑龙江鹤岗·高一鹤岗一中校考期中）将铁粉和铜粉的均匀混合物平均分成四等份，分别加入
同浓度的稀硝酸，充分反应，在标准状况下生成 的体积和剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只
有 )。下列说法正确的是
5编号 ① ② ③ ④
硝酸体积/mL 100 200 300 400
剩余金属/g 18.6 9.6 0 0
NO体积/L 2.24 4.48 6.72 V
A．①中溶液存在 B．
C．硝酸的浓度为 D．④中
6．（2023春·福建福州·高一福建省福州第一中学校考期中）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．NO B．NO C．N O D．N
2 2 2
7．（2022·山东德州·统考二模）下列有关计算正确的是
A．Na O 作供氧剂时，每生成5.6 L O (标况)，转移电子数为0. 25N
2 2 2 A
B．1.92 g Cu与足量稀硝酸反应，被还原硝酸的物质的量为0.02 mol
C．利用铝热反应制备金属时，每得到1 mol Fe，一定消耗0.5 mol氧化剂
D．已知NH 的燃烧热为316.25 kJ/mol，则NH 燃烧的热化学方程式为：4NH (g)+5O (g)=4NO(g)
3 3 3 2
+6H O(g) H=-1265 kJ/mol
2
8．（2022秋·新△疆和田·高三统考期中）向mg由铁粉和铜粉组成的混合物中，加入某浓度的稀硝酸，充分
反应后测得生成NO的体积[V(NO)](已换算成标准状况下)、m(固体剩余质量)随加入的稀硝酸的体积的变化
如图所示(设硝酸的还原产物只有NO)。下列说法中正确的是
A．稀硝酸的浓度为0.4mol·L-1
B．a点时，100mL稀硝酸中溶解了Fe和Cu共8.4g
C．b点对应的溶液中可能含有的金属阳离子为Fe2+、Fe3+、Cu2+
6D．加入稀硝酸至400mL时，收集到的V(NO)约为6.91L
1．（2022秋·山东聊城·高三聊城二中校考期中）某兴趣小组探究金属与硝酸的还原产物，进行了下列三组
实验，下列说法正确的是
实验操作(室温)及实验现象
① 将足量的铜粉加入 中，溶液呈绿色，产生红棕色气体
② 将足量的铜粉加入 中，溶液呈蓝色，产生无色气体
③ 将足量的铁粉加入 中，溶液呈浅绿色，无气体生成
A．实验①②反应后溶液颜色不同，说明氧化产物不同
B．实验②中产生的气体不能和血红蛋白结合
C．实验③中铁发生了钝化
D．以上实验说明硝酸的还原产物与硝酸的浓度及金属的活泼性有关
2．（2022秋·山东青岛·高三统考期末）浓硝酸和稀硝酸均具有强氧化性，浓硝酸还原产物为NO ，稀硝酸
2
还原产物为NO。同温同压下，0.1mol金属单质M与足量浓硝酸反应，生成NO 体积为V ；0.1mol金属单
2 1
质N与足量稀硝酸反应，生成NO体积为V 。下列说法错误的是
2
A．M和N反应中，被还原硝酸的物质的量之比一定为
B．M和N反应中，消耗硝酸的物质的量之比一定为
C．产物中M和N化合价之比一定为
D．将生成的气体恰好溶于水生成硝酸，需要通入氧气的体积之比一定为
3．（2023·全国·高三专题练习）硝酸与金属反应后所得还原产物与硝酸的浓度和金属的活泼性有关。10
mL 0.5 mol·L-1HNO 与0.048 g Mg恰好完全反应。若氮元素只被还原到一种价态，下列说法不正确的是
3
7A．HNO 作还原剂
3
B．HNO 浓度越低，N元素还原价态越低
3
C．反应中转移电子数为0.004 mol
D．还原产物可能为NH NO
4 3
4．（2023·山东淄博·校联考二模）探究铜与硝酸反应的生成 时的硝酸浓度。如图所示，先通 一段时
间后关闭活塞K，将铜丝伸入溶液中，当A中气体变为无色时，上提铜丝，再将B中溶液稀释至 ，
取 ，用 的 溶液滴定至终点时消耗 (忽略硝酸的挥发、分解及溶液体积变
化)。下列说法正确的是
A．可用盛有 溶液的洗气瓶进行尾气吸收
B．铜与硝酸反应主要生成 时的硝酸浓度不大于
C．若不通 ，可能导致所得实验结果偏高
D．若通过直接滴定A中剩余酸的量(掩蔽掉 的干扰)进行求算，所得实验结果偏低
5．（2023·全国·高三专题练习）将1.92g铜粉与一定量的浓硝酸反应，硝酸的还原产物为NO和NO ，当铜
2
粉完全反应时收集到混合气体1.12L(气体体积折算为标准状况)。则所消耗硝酸的物质的量是
A．0.08mol B．0.09mol C．0.11mol D．0.12mol
6．（2023·全国·高三专题练习）用图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物。
8主要实验操作 实验现象
①A 中有红棕色气体产生，一段时间后，气体颜
打开弹簧夹，通入一段时间CO 2 后，滴入浓硝酸后无 色逐渐变浅；反应停止后，A 中无固体剩余。
明显现象，加热烧瓶，反应开始后停止加热。
②B 中溶液变棕色。
取少量A 中溶液，加几滴氯水，再滴入硫氰化钾溶
③溶液变为红色
液
④B中棕色溶液变浅，有无色气体逸出，且在空气
取少量 B 中溶液，加热
中变为红棕色
已知：FeSO +NO=Fe(NO)SO (棕色) ∆H<0 。
4 4
下列说法正确的是
A．滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是：温度低，反应速率太慢
B．实验现象③说明反应后A 中溶液含有 Fe2+
C．实验现象④说明 A 中有 NO 生成
D．可用浓 NaOH 溶液和湿润的红色石蕊试纸检验硝酸的还原产物中是否有 NH
7．（2023·全国·高三专题练习）将质量为32g的铜与150mL的一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标
准状况下11.2L的NO和NO 的混合气体，将生成的混合气体与一定体积的氧气一起通入足量NaOH溶液中，
2
气体恰好被吸收生成NaNO 。下列说法不正确的是
3
A．标准状况下，通入的O 体积为5.6L
2
B．向反应后的溶液加NaOH，使铜沉淀完全，需要NaOH的物质的量至少为1.0mol
C．标准状况下，混合气体构成是5.6L的NO和5.6L的NO
2
D．硝酸的物质的量浓度为10.0mol·L−1
8．（2023春·重庆万州·高三重庆市万州第二高级中学校考阶段练习）将一定质量的镁铜合金加入到稀硝酸
中，两者恰好完全反应，假设反应过程中还原产物全是NO，向所得溶液中加入物质的量浓度为3 mol·L－1
NaOH溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g，则下列有关叙述中正确的是
9（ ）
A．加入合金的质量不可能为6.4 g
B．参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol
C．沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为150 mL
D．溶解合金时收集到NO气体的体积在标准状况下为2.24 L
9．（2023·高一课时练习）关于硝酸的说法正确的是
A．硝酸电离出的H＋离子，能被Zn、Fe等金属还原成H
2
B．浓HNO 与浓HCl按3∶1的体积比所得的混合物叫王水
3
C．硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮元素得电子
D．常温下，向浓HNO 中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体
3
10．（2023春·甘肃张掖·高一高台县第一中学校考阶段练习）在某100mL混酸中，硝酸的物质的量浓度为
0.4mol/L，硫酸的物质的量浓度为0.2mol/L，加入2.56g铜粉，微热，待充分反应后，溶液中Cu2+的物质的
量浓度为
A．0.15mol/L B．0.3mol/L C．0.225mol/L D．无法计算
11．（2022秋·湖南岳阳·高三校考阶段练习）实验研究发现，金属与硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓
度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低。现有一定量的铝粉和铁粉的混合物与足量很稀的硝酸充分
反应，反应过程中无气体放出，在反应结束后的溶液中逐滴加入5mol/LNaOH溶液，所加NaOH溶液的体
积 与产生沉淀的物质的量 关系如图所示，下列说法正确的是
A． 点到 点的反应为：
B．样品中铝粉和铁粉的质量之比为 ：
C． 点对应 溶液的体积为
D．原硝酸溶液中硝酸的物质的量为
12．（2023·全国·高三专题练习）铁粉与硝酸反应可制备硝酸铁，硝酸铁溶液可用于刻蚀银器。铁粉用量
和硝酸浓度都会影响反应产物。
10I．常温下过量铁粉与不同浓度硝酸反应的还原产物的探究。利用如图装置进行实验，其中装置A为氮气氛
围。
(1)实验一：硝酸初始浓度为12.0mol•L-1时，硝酸的还原产物主要是NO 。装置B中NO 发生反应的化学方
2 2
程式为 。
(2)实验二：硝酸浓度为6.0mol•L-1时，硝酸的还原产物主要是NO。利用上述装置进行实验时，证明还原产
物主要是NO的现象是 。
(3)实验三：硝酸浓度为0.5mol•L-1时，过量铁粉与硝酸反应产生H ，充分反应后所得溶液几乎无色。取装
2
置A中上层清液，加入过量NaOH溶液并煮沸，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。过量铁粉与
0.5mol•L-1硝酸混合发生反应的离子方程式有：①Fe+2H+=Fe2++H ↑；② 。
2
II．硝酸铁溶液刻蚀银器的原理探究。
(4)已知：①0.1mol•L-1硝酸铁溶液pH的为1.6。
②将5mL0.1mol•L-1硝酸铁溶液滴加到有银镜的试管中，1min银镜完全溶解。
提出猜想猜想a：Fe3+具有氧化性，能氧化Ag。
猜想b：酸性条件下NO ，能氧化Ag。
设计实验，验证猜想
序号 实验方案 实验现象 结论
①将5mLpH约为1.6的0.05mol•L-1 溶液滴加到有银镜
猜想
的试管甲中
猜想a成
a 立
②将5mLpH约为1.6的硫酸溶液滴加到有银镜的试管乙中
猜想 1.2min试管丙中银镜完全 猜想b成
将5mL 溶液滴加到有银镜的试管丙中
b 溶解 立
实验结论：硝酸铁溶液刻蚀银器原理是0.1mol•L-1硝酸铁溶液中的Fe3+和NO 均能氧化Ag。
11
