文档内容
硝酸及硝酸与金属反应的计算
【学习目标】
1、掌握硝酸的性质和用途，熟悉硝酸的强氧化性
2、掌握硝酸与金属反应计算技巧——电子守恒法、原子守恒法、电荷守恒法
【主干知识梳理】
一、硝酸
1、物理性质
纯硝酸是无色、易挥发(沸点为83℃)、有刺激性气味的液体，常用浓HNO 的质量分数为69%，能跟水以任
3
意比互溶，打开盛浓硝酸的试剂瓶盖，有白雾产生(与浓盐酸相同)。质量分数为98％以上的浓硝酸挥发出来
的HNO 蒸气遇空气中的水蒸气形成极微小的硝酸液滴而产生“发烟现象”。因此，质量分数为98％以上的
3
浓硝酸通常叫做“发烟硝酸”
2、化学性质
(1)酸性：属于强酸，溶于水完全电离：HNO ===H+＋NO －，具有酸的通性，能与碱、碱性氧化物、某些盐反
3 3
应
CaCO 与HNO 反应：CaCO ＋2HNO (稀)===Ca(NO ) ＋CO ↑＋HO (若无稀盐酸可用稀硝酸代替室制
3 3 3 3 3 2 2 2
CO)
2
【微点拨】
①稀硝酸使石蕊试液变红色，浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色(酸性和强氧化性)
②硝酸具有酸的一些通性，但硝酸与活泼金属反应时无氢气产生
(2)不稳定性：硝酸见光或受热易发生分解，HNO 越浓，越易分解，温度越高分解越快，光照越强分解越快
3
4HNO 4NO ↑＋O↑＋2HO
3 2 2 2
【微点拨】
①实验室中浓硝酸显黄色的原因：浓硝酸分解生成的NO 又溶于硝酸所致。消除黄色的方法是向浓硝酸中通
2
入空气或O，发生反应为4NO ＋O＋2HO===4HNO
2 2 2 2 3
②硝酸一般保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处
(3)强氧化性：HNO 中的＋5价氮元素具有很强的得电子能力。硝酸的浓度越大，反应温度越高，其氧化性越强。
3
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NO、N 或NH NO
3 2 3 2 2 4 3
①硝酸与金属的反应：硝酸与金属反应时，硝酸既表现氧化性又表现酸性
金属与硝酸反应规律
a．除Au、Pt等少数金属外，硝酸几乎可以氧化所有的金属
3Ag＋4HNO(稀)===3AgNO ＋NO↑＋2HO
3 3 2
b．活泼金属与硝酸反应不生成 H ，硝酸的浓度不同，还原产物不同，可能是NO 、NO、NO、N 、
2 2 2 2
NH NO
4 3
如：4Mg＋10HNO (稀)===4Mg (NO)＋NH NO ＋3HO
3 3 2 4 3 2
c．铜与浓、稀硝酸反应
Cu＋4HNO (浓)===Cu(NO )＋2NO ↑＋2HO
3 3 2 2 2
浓硝酸与铜反应 该反应较剧烈，反应过程中有红棕色气体产生，此外，随着反应的进行，
硝酸的浓度渐渐变稀，反应产生的气体是NO 、NO等的混合气体
2
3Cu＋8HNO (稀)===3Cu(NO )＋2NO↑＋4HO
3 3 2 2
稀硝酸与铜反应 该反应较缓慢，反应后溶液显蓝色，反应产生的无色气体遇到空气后变为
红棕色(无色的NO被空气氧化为红棕色的NO )
2
d．与Fe、Al反应：常温下，浓硝酸能使Fe、A1发生钝化，这是因为浓硝酸将Fe、A1表面氧化，使Fe、
A1的表面形成一层致密的氧化物薄膜，阻止了反应的进一步进行。常温下，可用铁或铝制容器盛放浓硝酸，但要注意密封，以防止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。当加热时，加热时可以与Fe、Al发生反应
铁在加热时，与过量的浓硝酸反应：Fe＋6HNO (浓) Fe(NO)＋3NO ↑＋3HO
3 3 3 2 2
e．铁与稀硝酸反应：先生成Fe(NO )，若Fe过量，Fe(NO ) 再与Fe反应生成Fe(NO )
3 3 3 3 3 2
Fe(少量)＋4HNO(稀===Fe(NO )＋NO↑＋2HO
3 3 3 2
3Fe(过量)＋8HNO(稀)===3Fe(NO )＋2NO↑＋4HO
3 3 2 2
f．王水是浓硝酸和浓盐酸按体积比1∶3 的混合物，能使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等溶解
②硝酸与非金属的反应：硝酸与非金属反应时，硝酸只表现出氧化性
金属与非硝酸反应规律 非金属单质＋浓硝酸 最高价氧化物或其含氧酸＋NO ↑＋HO
2 2
a．木炭与浓硝酸反应：C＋4HNO (浓) CO ↑＋4NO ↑＋2HO
3 2 2 2
b．硫与浓硝酸反应：S + 6HNO (浓) HSO +6 NO ↑+4H O
3 2 4 2 2
c．红磷与浓硝酸反应：P + 5HNO (浓) HPO+5 NO ↑+H O
3 3 4 2 2
d．白磷与浓硝酸反应：P + 20HNO (浓) 4HPO+20 NO ↑+4H O
4 3 3 4 2 2
③硝酸与还原性化合物的反应：硝酸可氧化HS、SO 、NaSO 、HI(I—)、Fe2＋、FeO等还原性物质
2 2 2 3
a．稀硝酸与HS反应的离子方程式：3HS＋2HNO (稀)===3S↓＋2NO↑＋4HO
2 2 3 2
b．稀硝酸与SO 反应的离子方程式：3SO ＋2NO －＋2HO===3SO 2－＋2NO↑＋4H＋
2 2 3 2 4
c．稀硝酸与NaSO 反应的离子方程式：3SO 2－＋2NO －＋2H＋===3SO 2－＋2NO↑＋HO
2 3 3 3 4 2
d．稀硝酸与HI反应的离子方程式：6I－＋2NO －＋8H＋===3I＋2NO↑＋4HO
3 2 2
e．稀硝酸与Fe2＋反应的离子方程式：3Fe2+＋NO －＋4H＋===3Fe3+＋NO↑＋2HO
3 2
f．稀硝酸与FeO反应的离子方程式：3FeO＋NO －＋10H＋===3Fe3+＋NO↑＋5HO
3 2
④NO－无氧化性，而当NO －在酸性溶液中时，则具有强氧化性
3 3
a．在Fe(NO ) 溶液中加入盐酸或硫酸，因引入了H＋而使Fe2＋被氧化为Fe3＋
3 2
b．过量的Cu与浓硝酸反应，待反应停止后，再加入稀盐酸或硫酸，此时铜片上有无色气体生成，这是因
为：加入的稀盐酸或硫酸电离出的H＋与Cu(NO ) 中的NO －结合具有强氧化性，能使Cu继续溶解
3 2 3
c．铜片与稀硝酸、稀硫酸反应3Cu＋2HNO ＋3HSO ===3CuSO ＋2NO↑＋4HO
3 2 4 4 2
⑤能氧化并腐蚀某些有机物，如皮肤、衣服、纸张、橡胶等。因此在使用硝酸(尤其是浓硝酸)时要特别小心，
万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应立即用大量水冲洗，再用小苏打或肥皂液洗涤
3、用途：硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐、氮肥等
4、硝酸的保存方法：硝酸易挥发，见光或受热易分解，具有强氧化性而腐蚀橡胶，因此，实验室保存硝酸时，
应将硝酸保存在棕色、细口、磨口玻璃塞的玻璃试剂瓶中，并放置在黑暗且温度较低的地方
5、硝酸的制法
(1)硝酸的实验室制法
原理：NaNO ＋HSO (浓) NaHSO ＋HNO ↑ (利用浓HSO 的高沸点，难挥发性制取挥发性的HNO )
3 2 4 4 3 2 4 3
因HNO 不稳定，加热温度不宜过高；由于硝酸易腐蚀橡胶，因此该反应禁用橡胶塞，所用仪器为曲颈甑
3
(2)硝酸的工业制法
流程示意图
将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760～840 ℃)的铂铑合金网，在合金网的催
主要流程 化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续被
氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸
各步反应的化
4NH ＋5O=====4NO＋6HO，2NO＋O===2NO，3NO ＋HO===2HNO ＋NO
学方程式 3 2 2 2 2 2 2 3
尾气吸收 NO +NO+2NaOH===2NaNO + H O，2NO + 2NaOH===NaNO + NaNO + H O
2 2 2 2 2 3 2
【对点训练1】
1、下列关于硝酸的叙述正确的是( )
A．常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化 B．稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气C．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 D．室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应
2、下列有关浓硝酸的说法中不正确的是( )
A．实验室常用浓硝酸与金属锌反应制备氢气 B．常温下浓硝酸能使金属铝钝化
C．浓硝酸不稳定，见光易分解，需要避光保存 D．浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生
3、取三张蓝色石蕊试纸湿润后贴在玻璃片上，然后按顺序分别滴加浓硝酸、98.3%的浓硫酸、新制氯水，三张
试纸最终变成( )
A．白、红、白 B．红、黑、白 C．红、红、红 D．白、黑、白
4、下列实验事实与硝酸性质不相对应的一组是( )
A．稀硝酸使紫色石蕊溶液变红——酸性 B．铁与稀硝酸反应不能放出氢气——强氧化性
C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性 D．氢氧化亚铁固体与稀硝酸混合——仅强酸性
5、将相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( )
A．反应剧烈程度：两者相同
B．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少
C．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深
D．反应中转移的电子总数：前者多，后者少
6、列实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是( )
① ② ③
A．由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体
B．红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应
C．由③说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物
D．③的气体产物中检测出CO，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
2
7、有关硝酸性质的叙述中，正确的是( )
A．浓、稀硝酸都能使蓝色石蕊试纸最终变为红色
B．足量Zn与浓HNO 反应最终产生的气体成分中含有H
3 2
C．稀HNO 溶液中Fe3＋、SO、I－、Cl－、Fe2＋可以共存
3
D．稀HNO 与FeO反应时HNO 既表现氧化性又表现酸性
3 3
8、利用如图所示装置进行铜与硝酸反应的实验。
(1)硝酸一般盛放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明其原因_________________________________
(2)使用稀硝酸进行实验：反应开始后，铜丝逐渐变细，有气泡产生，溶液变蓝
①铜与稀硝酸反应的离子方程式为_________________________________
②实验中观察到试管中的气体略有红棕色，其原因是___________________________(用化学方程式表示)
(3)使用浓硝酸进行实验：反应剧烈进行，铜丝逐渐变细，溶液变绿，试管上方出现红棕色气体
①铜与浓硝酸反应的化学方程式为___________________________________________________
②某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO 在溶液中达到饱和，NO 的饱和溶液呈黄色，硝酸铜溶液呈蓝
2 2
色，两者混合后呈绿色。他取少量该绿色溶液，向其中加入适量水后溶液变为蓝色，可能的原因是
__________________________________(用化学方程式表示)
二、硝酸与金属反应的计算
1、原子守恒法：HNO 与金属反应时，一部分HNO 起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中；一部分作为氧
3 3
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HNO 中氮原子的物质的量
3
例1、若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生 5.6L标准状况下的气体，则所消耗的硝酸的物
质的量是________，所得气体的平均相对分子质量为________
例2、38.4克的Cu与适量的浓HNO 反应，铜全部溶解，共收集到22.4L气体，则反应消耗HNO 的物质的量为
3 3________
例3、3.2 g铜与过量硝酸(8 mol·L－1、30 mL)充分反应，硝酸的还原产物为NO 和NO，反应后溶液中含有a
2
mol H＋，则此时溶液中所含NO的物质的量为( )
A．(0.2＋a)mol B．(0.1＋a)mol C．(0.05＋a)mol D．a mol
2、得失电子守恒法：HNO 与金属的反应属于氧化还原反应，HNO 中氮原子得电子的物质的量等于金属失电
3 3
子的物质的量
例4、铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和 NO 、NO 、NO的混合气体，这些气体与5.6LO (标准状况)
2 2 4 2
混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。则消耗铜的质量为( )
A．16g B．32g C．64g D．无法计算
例5、1.92 g Cu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 672 mL 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( )mL
A．168 B．224 C． 336 D．504
例6、把22.4 g铁完全溶解于某浓度的硝酸中，反应只收集到 0.3 mol NO 和0.2 mol NO。 下列说法正确的
2
是( )
A．反应后生成的盐只有Fe(NO )
3 3
B．反应后生成的盐只有Fe(NO )
3 2
C．产物中Fe(NO ) 和Fe(NO ) 的物质的量之比为1:3
3 2 3 3
D．产物中Fe(NO ) 和Fe(NO ) 的物质的量之比为3:1
3 2 3 3
3、离子方程式计算法：金属与HSO 、HNO 的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在HSO 提供H＋的条件下能
2 4 3 2 4
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
NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒
例7、①19.2g Cu与100ml，2mol/L的HNO 反应可产生标准状况下气体 L
3
②19.2g Cu与100ml，2mol/L的HNO 及100ml、2mol/L H SO 的混合液反应时，可产生标准状况下气体
3 2 4
mol
例8、有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中 HSO 和HNO 的物质的量浓度分别是4mol·L－1和2mol·L－1，取
2 4 3
10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为(设反应中HNO
3
被还原成NO)( )
A．0.448L B．0.672L C．0.896L D．0.224L
例9、某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6g。
向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下
列分析或结果错误的是( )
A．原混合酸中NO物质的量为0.1mol
B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气
C．第二份溶液中最终溶质为FeSO
4
D．HSO 浓度为2.5mol·L－1
2 4
4、金属与酸再与碱反应：转移的电子的物质的量等于消耗的OH－物质的量
例10、将11.9 g由Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合
金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72 L NO(标准状况下)，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg2+、
Al3+、Fe3+完全转化为沉淀，则沉淀的质量为( )
A．22.1 g B．27.2 g C．30 g D．无法计算
例11、1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO 和NO 的混
2 2 4
合气体NO 的混合气体1120mL（标准状况）。向反应后的溶液中加入1．0 mol/LNaOH溶液，当金属离子全
2 4
部沉淀时，得到2．54 g沉淀。下列说法不正确的是( )A．该合金中铜与镁的物质的量之比是2：l
B．该浓硝酸中HN0 的物质的量浓度是14．0 mol/L
3
C．得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600 mL
D．NO 和NO 的混合气体中，NO 的体积分数是80%
2 2 4 2
例12、铜镁合金4.6 g 完全溶于浓硝酸中，若反应中硝酸被还原，只产生 4480 mL NO 气体和 336 mL N O 气
2 2 4
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 g
【课后作业】
1、下列关于硝酸的说法不正确的是( )
A．浓硝酸是一种易挥发的液体混合物
B．浓硝酸在空气中敞口放置，因吸收水蒸气而浓度减小
C．浓硝酸不稳定，易分解生成二氧化氮、氧气和水
D．常温下，浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中
2、下列关于硝酸的认识中，正确的是( )
A．浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性
B．浓硝酸与金属反应不产生氢气，而稀硝酸与金属反应可置换出氢气
C．因常温下铝和铁不与浓硝酸反应，所以浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
D．硝酸与金属反应时，只表现出氧化性
3、下列关于硝酸的叙述正确的是( )
A．常温下，浓硝酸可以使金属镁钝化 B．稀硝酸与活泼金属反应主要放出氢气
C．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 D．室温下，铜能与浓硝酸反应，不能与稀硝酸反应
4、下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )
A．使石蕊溶液变红
B．与铜反应放出NO气体，生成Cu(NO )
3 2
C．与NaCO 反应放出CO 气体，生成NaNO
2 3 2 3
D．与S单质混合共热时生成HSO 和NO
2 4 2
5、已知3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO)＋2NO↑＋4HO，则下列说法不正确的是( )
3 3 2 2
A．Cu做还原剂，HNO 做氧化剂 B．HNO 在该反应中只有部分表现出了氧化性
3 3
C．每生成22.4 L(标准状况)NO有3 mol电子转移 D．如果有8 mol HNO 被还原，则生成了2 mol NO
3
6、将铜粉置于稀HSO 中，加热后无明显现象，但加入一种盐后，铜粉质量减少，而且溶液变蓝，则此盐可能
2 4
是( )
A．NaCl B．NaSO C．NaNO D．NaCO
2 4 3 2 3
7、用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应，②铜跟稀硝酸反应，③铜跟氧气反应生成氧
化铜，氧化铜再跟硝酸反应。以下叙述正确的是( )
A．三种途径所消耗的铜的物质的量不相等
B．三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等
C．所消耗铜的物质的量：途径③＞途径①＞途径②
D．所消耗硝酸的物质的量：途径①＞途径②＞途径③
8、把二氧化硫通入硝酸铁溶液中，溶液由黄色变为浅绿色，但立即又变为黄色，此时若滴入氯化钡溶液，则会
产生白色沉淀。在上述一系列变化过程中，最终被还原的是( )
A．SO B．NO C．Fe3＋ D．Fe2＋
2
9、在通风橱中进行下列实验，下列说法中不正确的是( )A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为2NO＋O===2NO
2 2
B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜，阻止Fe进一步反应
C．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO 的氧化性强于浓HNO
3 3
D．红棕色气体的成分是NO
2
10、0.3 mol Cu和含1.2 mol HNO 的浓硝酸，充分反应后，生成NO 的量为( )
3 2
A．0.2 mol B．0.6 mol C．小于0.6 mol D．大于0.6 mol
11、铜跟1 mol·L－1的硝酸反应，若c(NO)下降0.2 mol·L－1，则c(H＋)下降( )
A．0.2 mol·L－1 B．0.4 mol·L－1 C．0.6 mol·L－1 D．0.8 mol·L－1
12、将2.56 g铜和一定量的浓硝酸反应，随着铜的不断减少，反应生成气体的颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时，
共收集到气体1.12 L(标准状况)，则反应中消耗硝酸的物质的量为( )
A．0.05 mol B．1 mol C．1.05 mol D．0.13 mol
13、某金属单质跟浓硝酸反应，若参加反应的单质和浓硝酸的物质的量之比为1∶4，浓硝酸被还原成NO ，则
2
该单质在氧化产物中的化合价为( )
A．＋2 B．＋3 C．＋4 D．＋5
14、向某HNO 和Fe(NO ) 的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇空气变红棕色，溶液中Fe2＋
3 3 3
的物质的量和加入Fe粉的物质的量之间的关系如图所示，则原稀溶液中HNO 和Fe(NO ) 的物质的量浓度之
3 3 3
比为( )
A．4∶1 B．3∶1 C．2∶1 D．1∶1
15、某稀溶液中HNO 和HSO 的物质的量浓度分别为3.0 mol/L和2.0 mol/L。取该溶液20 mL，加入3.2 g铜粉，
3 2 4
充分反应后，产生的气体在标准状况下的体积约是( )
A．0.75 L B．0.336 L C．1.5 L D．0.448 L
16、9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应，还原产物只有NO气体，其体积在标准状况下为2.24 L。将溶
液 稀释为1 L，测得溶液的c(H＋)＝0.1 mol·L－1，此时溶液中NO的浓度为( )
A．0.3 mol·L－1 B．0.4 mol·L－1 C．0.2 mol·L－1 D．0.6 mol·L－1
17、将0.1 mol铜与40 mL 10 mol/L HNO 充分反应后，溶液中含a mol H＋。由此可知( )
3
A．生成的气体在标准状况下的体积为4.48 L B．生成的气体在标准状况下的体积为1.49 L
C．被还原的硝酸的物质的量为(0.2－a)mol D．反应后溶液中所含NO的物质的量为0.2 mol
18、物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为NO，反应结束后锌没有剩余，则该反应
2
中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是( )
A．1∶4 B．1∶5 C．2∶3 D．2∶5
19、关于硝酸的说法中正确的是( )
A．硝酸电离出的H＋，能被Zn还原成H
2
B．常温下，向浓HNO 中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体
3C．向装有Fe(NO ) 溶液的试管中加入稀HSO ，可在管口观察到红棕色气体
3 2 2 4
D．过量的Fe粉中加入稀HNO，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈红色
3
20、某同学进行有关铜、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验过程如图所示，下列说法正确的是( )
①、③均观察到实验现象：溶液呈蓝色，试管口有红棕色气体产生
A．①试管口有红棕色气体产生，原因是硝酸被还原为NO
2
B．由③的现象可得出结论：Cu可与稀硫酸反应
C．③中反应的离子方程式：3Cu＋2NO －＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO
3 2
D．③中可能产生SO
2
21、将红热固体单质甲投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体A，A在常温下不与空气反应，根据下
图所示的变化关系填空。
(1)甲是________，乙是________，丙是________(填化学式)
(2)混合气体A的主要成分是____________
(3)气体B是________，蓝色溶液是________
(4)甲与乙反应的化学方程式为________________________________
(5)若将气体A依次通过盛有澄清石灰水和Ba(OH) 溶液的洗气瓶，发现气体经过石灰水时颜色消失，并无沉淀
2
生成，气体通过Ba(OH) 溶液时，产生白色沉淀，写出通过石灰水洗气瓶时发生反应的化学方程式：
2
_____________________________________
22、已知A、B、C、D是中学化学的常见物质，且A、B、C均含有同一种元素。在一定条件下它们之间的相
互转化关系如图所示(部分反应中的HO已略去)。请回答下列问题：
2
(1)若A可用于自来水消毒，D是生产、生活中用量最大、用途最广的金属单质，加热蒸干B的溶液不能得到
B，则B的化学式可能是________；工业上制取A的离子方程式为________________
(2)若A是一种碱性气体，常用作制冷剂，B是汽车尾气之一，遇空气会变色，则反应①的化学方程式为
__________________
(3)若D是氯碱工业的主要产品之一，B有两性，则反应②的离子方程式是________
(4) 若 A 、 C 、 D 都 是 常 见 气 体 ， C 是 导 致 酸 雨 的 主 要 气 体 ， 则 反 应 ③ 的 化 学 方 程 式 为
________________________________
某同学将搜集到的一定量的酸雨保存在密闭容器中，每隔一定时间测酸雨的pH，发现在起始一段时间内，酸
雨的pH呈减小趋势，用离子方程式解释原因_____________________
23、某学校化学学习小组为探究二氧化氮的性质，按下图所示装置进行实验。请回答下列问题：
(1)装置甲中盛放浓硝酸的仪器 A 的名称是：________________，该装置中发生反应的化学方程式为
___________
(2)实验过程中，装置乙、丙中出现的现象分别是：_____________________________、____________________
装置丙中的试管内发生反应的离子方程式为：_____________________
(3)为了探究 NO 的还原性，可以在装置丁的导气管 C 中通入一种气体，通入的这种气体的名称是
______________
(4)取下装置丙中的试管D，在其中滴加FeSO 溶液，溶液变为________色，为了证明铁元素在该反应中的产物，
4
可以再在溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为________色
24、将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的一氧化氮和二氧化氮混合气体在标准状
况下的体积为11.2 L
(1)一氧化氮的体积为________，二氧化氮的体积为________(结果精确到小数点后一位)
(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的氢氧化钠溶液，恰好使溶液中铜离子全部转化成
沉淀，原硝酸溶液的物质的量浓度为________
25、将7.68 g铜与50 mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，收集到标准状况下4.48 L气体。请思考：
(1)反应过程中，失去电子的物质的量为多少？
(2)被还原的HNO 为多少摩尔？未被还原的HNO 为多少摩尔？
3 3
(3)硝酸的物质的量浓度为多少？
(4)4.48 L气体的成分有哪些？各是多少L?
【硝酸及硝酸与金属反应的计算】答案
【对点训练1】
1、C。解析：常温下，浓硝酸可以使铁、铝金属发生钝化，而镁不能钝化，A错误；稀硝酸具有强氧化性，与
活泼金属反应主要还原产物为含氮元素的物质，不能得到氢气，B错误；浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂，C正
确；室温下，铜与浓硝酸、稀硝酸均反应，只是反应的速度及还原产物不同，D错误。
2、A。解析：浓硝酸的氧化性很强，与金属反应时一般不生成氢气而生成氮氧化物，所以实验室中不能使用浓硝酸制备氢气，A错误；常温下铁、铝遇浓硝酸会被迅速氧化，在表面产生一层致密氧化物薄膜，对内层的金
属起到了保护作用，这种现象叫钝化，B正确；浓硝酸不稳定，见光容易分解：4HNO=====4NO ↑＋O↑＋
3 2 2
2HO，所以应避光保存，C正确；浓硝酸易挥发，打开瓶塞，瓶口有白雾产生，D正确。
2
3、D
4、D。解析：稀硝酸具有酸性，使紫色石蕊溶液变红，但它具有强氧化性，会把红色物质氧化为无色，A正确
稀硝酸具有氧化性，与Fe反应，产生硝酸盐、NO和水，不能产生氢气，这是它的强氧化性，B正确；硝酸不
稳定，光照容易分解产生NO 、O 和水，所以硝酸要放在棕色试剂瓶中避光保存，C正确；稀硝酸具有酸性，
2 2
能与氢氧化亚铁发生中和反应，但硝酸同时具有强氧化性，会把Fe2＋氧化为Fe3＋，不仅仅表现酸性，D错误。
5、B。解析：同质量的铜分别和过量浓、稀硝酸反应，浓硝酸反应的更剧烈，A错误；铜和浓、稀硝酸反应的
方程式分别为① 4HNO(浓)＋Cu===Cu(NO) ＋2NO ↑＋2HO，② 8HNO(稀)＋3Cu===3Cu(NO) ＋2NO↑＋
3 3 2 2 2 3 3 2
4HO。①产生红棕色气体，②产生无色气体，C错误；由于参加反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是
2
铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D错误；1 mol Cu和浓硝酸反应消耗4 mol硝酸，
1 mol Cu和稀硝酸反应消耗 mol硝酸，同质量的铜和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，消耗的浓硝酸多，B正确。
6、D。解析：A对，①中灼热碎玻璃不与浓HNO 反应，仍有红棕色气体NO 生成，说明浓硝酸受热发生了分
3 2
解反应，生成NO 、O 和HO；B对，由于浓硝酸受热分解生成NO ，则②中红棕色气体可能来源于浓硝酸的
2 2 2 2
分解，故不能表明②中木炭与浓硝酸发生反应；C对，③中木炭未与浓硝酸接触，生成的红棕色气体只能是挥
发出的HNO 与红热木炭发生反应，或挥发出的HNO 受热分解生成NO ，说明浓硝酸具有挥发性，NO 是还原
3 3 2 2
产物；D错，由于空气中含有O ，则红热的木条可能与O 反应产生了CO ，且木炭和浓硝酸未接触，故不能说
2 2 2
明木炭与浓硝酸发生了反应。
7、D。解析：A项，浓HNO 具有强氧化性，能使红色褪去；B项，HNO 与金属反应不可能生成H；C项，
3 3 2
SO、I－、Fe2＋与HNO 均反应，不能共存；D项，生成Fe(NO ) 表现酸性，生成NO表现氧化性。]
3 3 3
8、(1)硝酸见光易分解：4HNO =====4NO ↑＋O↑＋2HO
3 2 2 2
(2)①3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO
2
②2NO＋O===2NO
2 2
(3)①4HNO (浓)＋Cu===Cu(NO )＋2NO ↑＋2HO
3 3 2 2 2
②3NO＋HO===2HNO ＋NO
2 2 3
二、硝酸与金属反应的计算
例1、0.65mol 41.2
例2、2.2mol
例3、B。解析：3.2 g铜与过量硝酸(8 mol·L－1、30 mL)充分反应生成Cu2＋，充分反应后溶液中Cu2＋的物质的量
为0.05 mol，含a mol H＋，根据电荷守恒，可得硝酸根的物质的量等于铜离子物质的量的2倍和氢离子的物质
的量之和，则此时溶液中所含NO的物质的量为(0.1＋a)mol。]
例4、B。解析：该题氮元素变化为硝酸―→氮的氧化物―→硝酸，所以题目中的反应可以看成是铜与氧气的反
应，其中硝酸为“催化剂”，所以铜的物质的量为2×＝0.5mol，即32g
例5、C。解析：从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,氧气在反应中得电子,设通入的氧气的体积为
x mL,则:(1.92/64)×2=(x/22400) ×4 解得:x=336
例6、D。解析:用极限法判断:22.4 g铁如完全转化为Fe(NO ) 转移1.2 mol电子; 如完全转化为Fe(NO ) 转移 0.8
3 3 3 2
mol 电子,反应中实际转移0.3×1+0.2×3=0.9 mol 电子,所以产物中既有Fe(NO ) 又有Fe(NO ) 这,分别设Fe(NO )
3 2 3 3 3 2
和Fe(NO ) 的物质的量分别x、y，
3 3
则(据得失电子守恒有) : x+y=0.4① 2×x+3×y=0.9②
解之:x=0.3 y=0.1
例7、①1.12 ②0.15
例8、B。解析：金属和混酸反应通过离子方程式计算比较简便，3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4HO(铁过
2
量，产物为Fe2＋)，反应中Fe和H＋过量，生成的NO的量以NO为准来计算，共得NO0.448L，若只考虑到这一
步反应，得答案A是错误的，因为过量的铁还可以和溶液中过量的H＋反应产生H ，即有Fe＋2H＋===Fe2＋＋
2
H↑，生成的H 为0.224L，所以气体体积共计0.672L，应选B。
2 2
例 9、A。解析：关键看图，铁粉既能与硝酸反应也能与硫酸反应，从题干图中看出(注意只是第二份
100mL)OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气，反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋
H↑，可知NO反应完了，第二份中NO应为×3÷3＝0.1mol，溶液中最终溶质为FeSO ，此时反应的铁的质量是
2 414g，即0.25mol，故原混合酸中HSO 浓度为＝2.5mol·L－1，NO物质的量为0.2mol。所以选A。
2 4
例10、B
例11、C
例12、8.51。解析：反应中铜镁合金失去电子,最终转化为 Cu(OH) 和 Mg(OH) 沉淀,比较始态和终态,固体增加
2 2
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=4480 mL /22400 mL·mol-1+(336 mL/22400 mL·mol-)×2=0.23 mol。 所以沉淀的质量为: 4.6+0.23×17=8.51 g
【课后作业】
1、B。解析：浓硝酸是一种易挥发的液体混合物，在空气中敞口放置，其浓度会不断减小；浓硝酸不具有吸水
性，浓硝酸不稳定，见光易分解生成二氧化氮、氧气和水，所以浓硝酸常保存在棕色试剂瓶中。
2、A。解析：浓、稀硝酸都有氧化性，与金属反应均不产生氢气；在与金属反应时，硝酸既表现氧化性又表现
酸性；浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中，因为铝和铁在冷浓硝酸中钝化。
3、C
4、B。解析：A项，HNO 只表现酸性；B项，Cu与稀硝酸反应时，部分起酸的作用生成Cu(NO ) ，部分做氧
3 3 2
化剂被还原为NO；C项，2HNO＋NaCO===CO ↑＋HO＋2NaNO ，HNO 只表现强酸性；D项，HNO 将S氧
3 2 3 2 2 3 3 3
化为HSO ，自身被还原为NO ，在该反应中HNO 只表现强氧化性。
2 4 2 3
5、D。解析：根据反应
知，A正确；HNO 在该反应中既表现酸性又表现氧化性，B正确；根据双线桥分析，该反应每生成2 mol NO
3
转移6 mol电子，C正确；HNO 被还原生成NO，若有8 mol HNO 被还原，则生成8 mol NO，D错误。
3 3
6、C。解析：NO在酸性条件下能将Cu氧化。
7、D
8、B。解析：有关反应的方程式：SO ＋2Fe3＋＋2HO===2Fe2＋＋4H＋＋SO，3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑
2 2
＋2HO。此时滴入氯化钡溶液，可生成不溶于稀硝酸的硫酸钡白色沉淀。上述反应中 Fe3＋先被SO 还原成Fe2
2 2
＋，Fe2＋又将NO还原为NO。
9、C。解析：Ⅰ中由于稀硝酸有强的氧化性，与铁发生氧化还原反应，硝酸得到电子被还原变为NO，气体为
无色，当遇到空气时，发生反应：2NO＋O===2NO，气体变为红棕色的NO ，A、D正确；在Ⅱ中浓硝酸有强
2 2 2
氧化性，在室温下遇铁、铝会使金属表面氧化产生一层氧化物薄膜，对内层金属起保护作用，从而防止金属的
进一步反应，即发生钝化现象，因此不能进一步反应，这恰好说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，B正确，C错
误。
10、C。解析：因铜与浓硝酸反应：Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO) ＋2NO ↑＋2HO，随着反应的进行，浓硝酸变
3 3 2 2 2
稀，稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO)＋2NO↑＋4HO，所以放出的NO 小于0.6 mol。
3 3 2 2 2
11、D。解析：铜跟1 mol·L－1的硝酸反应的离子方程式为8H＋＋2NO＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO，消耗的H
2
＋和NO的物质的量之比为8∶2＝4∶1，它们浓度的变化量之比是4∶1。
12、D。解析：有关反应的化学方程式： Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO) ＋2NO ↑＋2HO；3Cu＋
3 3 2 2 2
8HNO(稀)===3Cu(NO)＋2NO↑＋4HO。被还原硝酸的物质的量＝1.12 L÷22.4 L· mol－1＝0.05 mol，生成硝酸铜
3 3 2 2
的物质的量＝2.56 g÷64 g·mol－1＝0.04 mol，反应共消耗硝酸的物质的量＝0.05 mol＋0.04 mol×2＝0.13 mol。
13、A。解析：根据得失电子守恒解题，但要注意硝酸中有和金属元素结合的硝酸根未被还原，所以，设反应
后金属的化合价为x，则列式为1×(x－0)＝(4－x)×(5－4)，解得x＝＋2。注意(4－x)代表的是有4 mol硝酸反应，
和金属元素结合的未被还原的硝酸为x mol，所以得电子的硝酸的物质的量为(4－x)mol。
14、A。解析：由图像可知，当加入1 mol Fe时，n(Fe2＋)＝0，再加入Fe，n(Fe2＋)逐渐增大，说明当加入Fe少
于1 mol时，发生反应：Fe＋4HNO(稀)===Fe(NO) ＋NO↑＋2HO，所以混合溶液中含有4 mol HNO ，当再加
3 3 3 2 3
入1 mol Fe时，发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，得到3 mol Fe2＋，由图像和前面分析可知原混合溶液中含有 1
mol Fe(NO )。故原稀溶液中HNO 和Fe(NO ) 的物质的量浓度之比为4∶1。A项正确。
3 3 3 3 3
15、A。解析：20 mL溶液中：n(H＋)＝0.14 mol，n(NO)＝0.06 mol，n(Cu)＝0.05 mol。依据离子方程式计算：
3Cu ＋ 8H＋ ＋ 2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO
23 8 2 2×22.4 L
0．05 mol 0.14 mol 0.06 mol V(NO)
三者反应时，H＋与NO均过量，依据Cu的物质的量可得V(NO)≈0.75 L。
16、B。解析：n(NO)＝0.1 mol，转移电子的物质的量为0.1 mol×3＝0.3 mol，n(Cu＋Zn)＝0.3 mol÷2＝0.15
mol，n[Cu(NO )]＋n[Zn(NO )]＝0.15 mol，其中所含n(NO)＝0.3 mol，溶液的c(HNO)＝c(H＋)＝0.1 mol·L－1，
3 2 3 2 3
其中含n(NO)＝0.1 mol，溶液中NO的总浓度为0.4 mol·L－1。
17、C。解析：根据题意知剩余HNO 为a mol，Cu(NO ) 的量为0.1 mol，被还原的HNO 为0.04×10 mol－a mol
3 3 2 3
－0.1×2 mol＝(0.2－a)mol，生成的NO 为(0.2－a) mol。
x
18、A
19、C。解析：A不正确，硝酸具有强氧化性，与Zn反应生成氮氧化物等，不能生成H；B不正确，Fe被浓硝
2
酸钝化，阻止进一步反应；C正确，稀HSO 电离出H＋，NO在酸性条件下具有强氧化性，被Fe2＋还原为NO，
2 4
试管口遇O 生成红棕色的NO ；D不正确，过量的Fe粉中加入稀HNO，生成Fe2＋，与KSCN溶液不反应。
2 2 3
20、C。解析：稀硝酸和铜片反应的离子方程式为3Cu＋2NO －＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO，①试管口有红
3 2
棕色气体产生是因为NO被空气中的氧气氧化为NO ，故A错误；③中的现象产生是因为溶液中的NO在酸性
2
环境下具有强氧化性，继续与铜发生反应：3Cu＋2NO －＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4HO，故B错误，C正确；
3 2
③中SO 2－没有参与反应，不可能产生SO ，故D错误。
4 2
21、(1)C 浓HNO Cu
3
(2)NO、CO
2 2
(3)NO Cu(NO )
3 2
(4)C＋4HNO (浓) 4NO ↑＋CO ↑＋2HO
3 2 2 2
(5)3NO＋HO===2HNO ＋NO,2HNO ＋Ca(OH) ===Ca(NO )＋2HO
2 2 3 3 2 3 2 2
解析：常温下与丙单质反应生成蓝色溶液，只能是铜与HNO 反应。气体A与水反应生成HNO，A中含有
3 3
NO ，又知A是红热固体单质甲投入显黄色的溶液乙中，剧烈反应产生混合气体，可知甲是木炭，乙是浓
2
HNO，丙是铜，A中含有NO 、CO，B是NO。
3 2 2
22、(1)FeCl 2Cl－＋2HO2OH－＋Cl ↑＋H↑
3 2 2 2
(2)4NH＋5O=====4NO＋6HO
3 2 2
－
(3) Al(OH) ＋OH－===AlO2＋2HO
3 2
－
2
(4) (4)2H S＋SO ===3S↓＋2HO 2H SO ＋O===4H＋＋2SO 4
2 2 2 2 3 2
解析：(1)氯气常用于自来水消毒，则 A为Cl ；铁是使用最广泛的金属单质，D是铁，则B为FeCl 、C是
2 3
FeCl 。(2)碱性气体为NH ，汽车尾气中遇空气变色的气体是NO。(3)常见的两性物质是Al O 和Al(OH) ，D、
2 3 2 3 3
C分别为NaOH和NaAlO ，故B为Al(OH) 。(4)导致酸雨的主要气体是SO ，A与SO 均含有硫元素，且二者
2 3 2 2
反应生成硫单质，故A为HS。酸雨的主要成分是HSO ，在放置过程中被氧化为HSO ，酸性增强。
2 2 3 2 4
23、(1)分液漏斗 Cu＋4HNO (浓)===Cu(NO )＋2NO ↑＋2HO
3 3 2 2 2
－
(2)生成红棕色气体 蒸馏水中有气泡产生，生成无色气体 3NO ＋HO===2H＋＋2NO3＋NO
2 2
(3)氧气
(4)黄 红 (或“血红”)
24、(1)5.8 L 5.4 L
(2) mol·L－1
解析：有关反应的化学方程式：
Cu＋4HNO(浓)===Cu(NO)＋2NO ↑＋2HO，
3 3 2 2 2
3Cu＋8HNO(稀)===3Cu(NO)＋2NO↑＋4HO，
3 3 2 2
Cu(NO )＋2NaOH===Cu(OH) ↓＋2NaNO 。
3 2 2 3
氮的氧化物的物质的量＝11.2 L÷22.4 L· mol－1＝0.5 mol，
铜的物质的量＝32.64 g÷64 g·mol－1＝0.51 mol，
设生成二氧化氮、一氧化氮的物质的量分别为x、y，
x＝0.24 mol，y＝0.26 mol；二氧化氮的体积＝0.24 mol×22.4 L· mol－1≈5.4 L，
一氧化氮的体积＝0.26 mol×22.4 L· mol－1≈5.8 L，
原硝酸溶液的物质的量浓度＝(0.5 mol＋0.001Va mol) ÷0.14 L＝ mol·L－1。
25、(1)0.24 mol
(2)n(被还原HNO )＝0.2 mol，n(未被还原HNO )＝0.24 mol
3 3
(3)c(HNO )＝8.8 mol·L－1
3
(4)V(NO)＝0.448 L，V(NO)＝4.032 L
2
解析：(1)n(e－)＝n(Cu)×2＝×2 mol＝0.24 mol。
(2)n(被还原HNO)＝n(气体)＝＝0.2 mol，
3
n(未被还原HNO)＝n(Cu)×2＝0.12 mol×2＝0.24 mol。
3
(3)n(HNO)＝0.2 mol＋0.24 mol＝0.44 mol，
3
c(HNO)＝＝8.8 mol·L－1。
3
(4)成分为NO 、NO，根据电子守恒和氮原子守恒可知
2
n(NO)＝0.02 mol，n(NO )＝0.18 mol，
2
故V(NO)＝0.448 L，V(NO )＝4.032 L。
2
