硝酸性质与计算技巧

S
H2SO4
硝酸与金属反应 1.金属与混合酸（HNO3/H2SO4）计算
经 典 例 题
例：在某100mL混合酸中，HNO3物质的量浓度 为0.4mol·L-1，HCl物质的量浓度0.2mol·L-1，向
其中加入1.92g铜粉、微热，待充分反应后，溶
液中Cu2+物质的量浓度约为（ C ）
A.0.15mol·L-1
硝酸性质与计算技巧
物 理 性 质
硝酸的物理性质
纯硝酸是 无 色、易 挥发、 有 刺激性 气味的液体，比水重，
沸点是83℃，与水以任意比例互 溶。常用浓硝酸的质量分数约为 69%，98%以上的硝酸
叫 发烟硝酸 。
硝酸的化学性质
化 学 性 质
化 学 性 质
硝酸的化学性质 强酸性
使指示剂变色 稀硝酸使紫色的石蕊试液变红 浓硝酸使它先变红后褪色
酸，会出现什么情况?
3Fe2+ + 4H+ + NO3- == 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O
硝酸与金属反应 2.Fe与稀硝酸反应
经 典 例 题
Fe（少） + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO ↑+2H2O
3Fe（过） + 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO ↑+4H2O
3Cu + 8H+ + 2NO3- =3Cu2+ + 2NO ↑+ 4H2O
硝酸的化学性质 强氧化性
化 （二）与还原性化合物反应
学 性 质
浅绿色的Fe(NO3)2溶液中存在如下平衡：
Fe2++2H2O
Fe(OH)2+2H+，若向该溶液中
滴加稀盐酸，则溶液的颜色 （ A）
A、变黄
B、绿色变深
C、绿色变浅 D、无变化
A．0.28mol
B．0.31mol
C．(n＋0.2) mol D． (n＋0.4) mol
解题技巧：②①反转应移消电耗子n数H=N金O属3=失显电酸子性数硝=酸2×+n作C氧u化2+剂硝酸
硝酸与金属反应 3.金属与硝酸反应一般规律
经
例：把1.92 g铜投入盛有一定量的浓HNO3的试管
典
中，随着铜粉的溶解，生成的气体颜色逐渐变浅， 当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的
玻尔把金质的奖章小心的放入“试剂瓶”里，奖章在“王 水”里慢慢的就消失了。然后，他离开了自己的祖国。
战争结束后，玻尔回到了自己的实验室，那个小瓶子还在 那里。于是，他拿起一块铜轻轻的放入“王水”，铜块慢慢的 也变小了，奇怪的是，瓶子里出现了一块黄金！
玻尔就是利用了化学上的一个化学反应——置换反应，把 奖章安全的保护下来了。
3．下列化学反应的离子方程式正确的是( D )
A． Fe3O4与稀硝酸反应： Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
B．用稀HNO3溶解FeS固体： FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑
C．铜和稀硝酸反应：
Cu+ 4H++ 2NO3－ === Cu2++ 2NO2↑+ 2H2O D．在氯化亚铁溶液中加入稀硝酸：
B.0.3mol·L-1
C.0.225mol·L-1
D .无法计算
3Cu + 8H+ + 2NO3- =3Cu2+ + 2NO ↑+ 4H2O
解题技巧：
金属与含NO3—的混合酸反应，一定要根据 离子方程式 3Cu2+ + 8H+ + 2NO3— 进行计算
反 应 历 程
向一定量的稀硝酸加入足量的Fe，可能 会发生什么哪些反应?
浓HNO3 、AgNO3 、氯水、AgBr、KMnO4等
化 学 性 质
硝酸的化学性质 强氧化性
（一）与金属反应
原溶液 加热后
Cu +4 HNO3(浓) — Cu(NO3)2 +2NO2↑ +2H2O 3Cu +8HNO3(稀) — 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ +4H2O
化 学 性 质
硝酸的化学性质 强氧化性
②而稀HNO3氧化性相对弱些,不能将NO氧化.同 时NO2和NO在水中存在：
3NO2+H 2O====2HNO3+NO 故:浓HNO3的产物主要是NO2;硝酸稀的产物主要是 NO。
求：①该反应中转移的电子数 0.2NA ②所消耗硝酸的物质的量 0.3mol
电子转移守恒： 2×n Cu2+ = nNO2 + 3× nNO
氮原子守恒： n HNO3 = 2×n Cu(NO3)2 + n NOx
列方程组求NO、NO2
解题技巧：②①反转应移消电耗子n数H=N金O属3=失显电酸子性数硝=酸2×+n作C氧u化2+剂硝酸
当恰好沉淀完全时，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)， 守恒的巧妙之处在于，n(OH－)＝n(金属失去的电子) ＝n(NO得到的电子)＝3×0.896 L/22.4 L·mol-1＝0.12 mol，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)＝m g＋0.12 mol×17 g·mol－1＝(m＋2.04) g，
一开始是铁与稀硝酸反应:
Fe + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO ↑+2H2O
硝酸消耗完，铁粉继续与Fe(NO3)3 反应: Fe + 2Fe(NO3)3 = 3Fe(NO3)2
总：3Fe（过） + 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO ↑+4H2O 反应停止后，如果在溶液中再加入足量盐
3Fe2++4H++NO3- =3Fe3++NO↑+2H2O
〔拓展视野〕
博
王水
学 浓硝酸与浓盐酸的混合物（体积比为 1:3）叫王水，它的氧化能力更强，能
多 使一些不溶于硝酸的金属如金、铂等
思 溶解。 帮 你
(3:1)
记
玻尔巧藏“诺贝尔金质奖章”的故 事
玻尔（1885—1962） 丹麦物理学家 在“量子力学”的建立中有重大贡献
例：将 6g 铁粉与 0.4mol 稀硝酸混合，充分反应后，
铁元素的存在形式为（ D ）
A.Fe3+
B.Fe 、Fe2+ C、Fe2+ D、Fe2+、Fe3+
解题技巧：
硝酸与金属反应 3.金属与硝酸反应一般规律
经 典 例 题
例: 6.4g Cu完全溶于一定浓度的硝酸中，收集到 2.24L（标况）气体（NOx）。
一开始是铜与浓硝酸反应: Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
随着反应进行, 硝酸由浓变稀,则发生: 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
反应停止后，如果在溶液中再加入足 量盐酸，会出现什么情况?
溶液中存在NO3-，它遇到H+后，产生强氧化性， 能继续氧化铜单质，产生无色NO气体
例 题
混合气体0.896 L（标况），求反应所消耗HNO3 和产物中NO2和NO的物质的量。
①方程式法： 涉及两个反应两个未知数，
解题
用二元一次方程组法 ②原子守恒法：反应中的氮原子守恒
技巧
反应中金属失去电子总数
③电子守恒法：= 氮元素得电子降低总数
硝酸与金属反应规律
解
电子守恒
题 技
“ 两个思想 ” N原子守恒
3Fe2+ + 4H+ + NO3- == 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O
3SO32- ＋2H＋＋2NO3- ==3SO42- ＋2NO↑＋H2O
注意：NO3—本身没有强氧化性，但和H+共存就有了HNO3
化 学 性 质
硝酸的化学性质 强氧化性
（三）与非金属反应
C
CO2
P
+ HNO3（浓）
△
H3PO4 + NO2
硝酸与金属反应 3.金属与硝酸反应一般规律
经 典 例 题
计算型选择题你能一眼看出答
案例：吗38？.4 g Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部反
应后，共收集到22.4 L气体（标准状况），反应
消耗的硝酸的物质的量可能是（ C ）
A．1.0 mol
B．1.6 mol
C．2.2 mol
D．2.4 mol
浓、稀HNO3分别与Cu反应，为何 产物不同？ 还原产物不同是因为硝酸浓度和性质不同所致。
硝酸被铜还原时,首先生成亚硝酸,而亚硝酸不稳定, 分解成NO 2和NO：2HNO2====NO2+NO+H2O
①因浓HNO3氧化性强，NO 被浓HNO3氧化成 NO2： NO+2HNO3（浓）====3NO2+H2O
巧
“ 一个依据 ”——离子方程式
熟 能 生 巧
19.2g铜和2 mol/L稀硝酸0.5L作用，反应中转移
的电子为__0_._6__mol，参加反应的硝酸是 __0_._8__mol，作为氧化剂的硝酸是__0_._2__mol。
铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应中硝 酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的 N2O4气体（气体的体积已折算到标准状况）， 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 （ B ） A．9.02g B．8.51g C．8.26g D．7.04g
【例7】 (上海市高考题)铜和镁的合金4.6g完 全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生
典 例 题
4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体（气体 的体积已折算到标准状况），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 ( B )
A、9.02g B、8.51g
C、8.26g D、7.04g
（一）与金属反应
a.几乎可和所有金属（除金、铂外）反应，并 显示最高价（若铁过量则生成亚铁离子）反应 时，硝酸显示强氧化性和酸性。
b、铁、铝遇冷浓HNO3发生钝化
c、浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸被还原为 NO，其本质是NO3—在酸性条件下显示强氧化性
反 可能会发生什么哪些反应?
与碱发生中和反应
HNO3+ NaOH = NaNO3 + H2O
与碱性氧化物反应
2HNO3+ CuO = Cu(NO3)2 + H2O
与某些盐反应
2HNO3+ CaCO3 = Ca(NO3)2+ H2O + CO2↑
与金属反应 但不生成氢气
化 学 性 质
硝酸的化学性质 不稳定性
光
4HNO3 ==== 4NO2 ↑ + O2 ↑+ 2H2O
熟 能 生 巧
为什么能用铝槽车装载浓硝酸？ 硝酸刚泄漏到空气中时为什么会有白雾？ 为什么有红棕色烟雾，还能闻到刺鼻的气味？ 消防员如何将灾害影响降到最低？
硝酸与金属反应规律
解 题 技 巧
红棕色 气体
原溶液 加热后
绿色溶液
蓝色溶液
该无色 气体遇空 气变为红 棕色气体
无色 气体
硝酸与金属反应
经
“王水”里的奖章 1943年9月的一天，丹麦反法西斯组织派人告诉玻尔一个
紧急的消息：德国法西斯准备对他下手了！
玻尔准备逃亡。在收拾行李中发现了一样重要的东西：他 在1942年获得的诺贝尔奖章。这枚奖章决不能落在法西斯的手 里。如果藏在身上带走，是很危险的。焦急中他的眼光落在了 一个试剂瓶上，瓶子里存放的是“王水”。
熟 能 生 巧
将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3 中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原 产物NO气体为0.896 L(标准状况)，向反应后的溶 液中加入2 mol/L NaOH溶液60 mL时金属离子恰 好沉淀完全，则形成沉淀的质量为（ B ）
A.(m＋2.28)g B.(m＋2.04)g C.(m＋3.32)g D.(m＋4.34)g
解题技巧：②①反转应移消电耗子n数H=N金O属3=失显电酸子性数硝=酸2×+n作C氧u化2+剂硝酸
硝酸与金属反应 3.金属与硝酸反应一般规律
经 典 例 题
计算型选择题你能一眼看出答
案吗？
例：6.4g铜与过量的硝酸充分反应后，硝酸的
还原产物有NO2、NO，反应后溶液中所含H+为
n mol，此时溶液中所含NO3－的物质的量（C ）
熟
一定质量 Cu与某浓度足量的HNO3反应， 产生NO2、NO、N2O4混合气体，将气体与
能 1.12L O2（标准状况下）混合后，通入水中，
生
恰好被全部吸收，则Cu的质量为（ ） A、3.2g B、4.8g C、6.4g D、10.8g
巧
电子转移守恒：铜失电子数=氧气得电子数
2Cu ～ O2
熟 能 生 巧