安徽省靈璧中學(xué) 湯偉
硝酸知識要點學(xué)習(xí)歸納
安徽省靈璧中學(xué) 湯偉
硝酸是化工生產(chǎn)中常用的三大強酸之一,屬于中學(xué)化學(xué)中重點學(xué)習(xí)的一類極為重要的化工原料。硝酸也是高考化學(xué)常常涉及的熱點物質(zhì)。我們?nèi)绾卧趯W(xué)習(xí)過程中把握該知識要點?下面我們將對其做一梳理。
硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的強酸,濃度越高越易揮發(fā);硝酸不僅易揮發(fā),而且不穩(wěn)定,見光、受熱均會分解,所以硝酸必須密封在棕色瓶中并存放于陰涼處,保存不當(dāng)?shù)臐庀跛峋弥脮纸?,產(chǎn)生的NO2溶于其中而呈黃色。注意:濃硝酸保存在棕色細(xì)口瓶中,用玻璃塞而不用橡膠塞。
例1 對于硝酸的物理性質(zhì),下列敘述不正確的是( )。
A.可以與水以任意比例互溶
B.不易揮發(fā)
C.有刺激性氣味
D.質(zhì)量分?jǐn)?shù)在95%以上的硝酸為發(fā)煙硝酸
解析 硝酸是一種易揮發(fā)的酸,A、C、D選項均正確。故選B。
硝酸具有酸的通性,但是也有其特性,如硝酸與金屬反應(yīng)時一般無H2產(chǎn)生。硝酸具有強氧化性,硝酸越濃氧化性越強。硝酸可以氧化絕大多數(shù)金屬,如
注意:鐵和鋁在常溫下遇濃硝酸可發(fā)生鈍化現(xiàn)象。
例2 在通風(fēng)櫥中進(jìn)行下列實驗:
步驟現(xiàn)象Fe表面產(chǎn)生大量無色氣泡,液面上方變?yōu)榧t棕色Fe表面產(chǎn)生少量紅棕色氣泡后,迅速停止Fe、Cu接觸后,其表面產(chǎn)生紅棕色氣泡Fe稀硝酸ⅠFe濃硝酸ⅡFe濃硝酸CuⅢ
下列說法不正確的是( )。
A.Ⅰ中氣體由無色變紅棕色的化學(xué)方程式為2NO+O2=2NO2
B.Ⅱ中現(xiàn)象的產(chǎn)生是因為Fe表面形成致密的氧化層,阻止了Fe與硝酸的進(jìn)一步反應(yīng)
C.對比Ⅰ、Ⅱ中的現(xiàn)象可知,稀硝酸的氧化性強于濃硝酸
D.針對Ⅲ中的現(xiàn)象,在Fe、Cu之間連接電流計,可判斷Fe是否被氧化
解析 Ⅰ中,F(xiàn)e與稀硝酸反應(yīng)生成無色氣體NO,NO被空氣中的氧氣氧化,生成紅棕色的NO2氣體,故A正確;Ⅱ中的現(xiàn)象是因為Fe發(fā)生了鈍化,其表面形成致密的氧化層,阻止了Fe與濃硝酸的進(jìn)一步反應(yīng),故B正確;Ⅱ中反應(yīng)停止是因為發(fā)生了鈍化,不能用來比較稀硝酸和濃硝酸的氧化性強弱,物質(zhì)氧化性強弱只能通過比較物質(zhì)得電子能力的強弱來分析,故C錯誤;Ⅲ中Fe、Cu都能與硝酸反應(yīng),二者接觸,符合原電池構(gòu)成條件,要想驗證鐵是否發(fā)生氧化反應(yīng),可以連接電流計,故D正確。故選C。
例3 下列相關(guān)說法正確的是( )。
A.向稀硝酸中滴加Na2SO3溶液,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
B.將可調(diào)高度的銅絲伸入到稀硝酸中,溶液會變藍(lán),說明Cu與稀硝酸發(fā)生置換反應(yīng)
C.因為反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越快,所以常溫下,向相同的鋁片中分別加入足量的濃、稀硝酸,濃硝酸中鋁片先溶解完
D.實驗室不可以選取鋅粒、稀硝酸,并使用試管、帶導(dǎo)管的橡皮塞等儀器制取H2
解析 硝酸具有強氧化性,會氧化Na2SO3,所以不會生成SO2氣體,故A錯誤;Cu與稀硝酸反應(yīng),溶液會變藍(lán),但不能說明Cu與稀硝酸發(fā)生了置換反應(yīng),只能夠說明生成物中有銅離子,故B錯誤;常溫下,Al遇到濃硝酸會鈍化,所以濃硝酸中鋁片不可能先溶解完,故C錯誤;硝酸與金屬反應(yīng),不生成H2,故D正確。故選D。
硝酸不僅具有酸的通性,還具有兩個特性,即強氧化性和不穩(wěn)定性。在眾多的化學(xué)反應(yīng)過程中,硝酸不僅表現(xiàn)出酸性,還表現(xiàn)出強氧化性。
例4 下列反應(yīng)中,濃硝酸既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)氧化性的是( )。
A.濃硝酸分解B.FeO與濃硝酸反應(yīng)
C.Cu(OH)2與濃硝酸反應(yīng)D.C與濃硝酸反應(yīng)
例5 一定量的Cu和1mol·L-1稀硝酸反應(yīng),如果c(NO-3)的濃度下降0.2mol·L-1,則溶液中c(H+)同時下降(假定反應(yīng)前后溶液體積不變)( )。
A.0.2 mol·L-1B.0.4 mol·L-1C.0.6 mol·L-1D.0.8 mol·L-1
解析 由Cu與稀HNO3反應(yīng)的離子方程式可知,當(dāng)下降0.2 mol·L-1時,c(H+)下降0.8 mol·L-1。故選D。
方法規(guī)律 硝酸在化學(xué)反應(yīng)中的有關(guān)變化
(1)參加反應(yīng)的HNO3中的H+全部被消耗,只表現(xiàn)氧化性的HNO3中的NO-3才被還原、被消耗。
(2)足量金屬與一定量濃硝酸反應(yīng)時,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,應(yīng)考慮硝酸濃度的變化:濃硝酸逐漸變?yōu)橄∠跛?,從而發(fā)生不同的反應(yīng)。
對于涉及硝酸的計算,一般情況下有如下結(jié)論:
n(消耗硝酸總量)=n(體現(xiàn)酸性的硝酸)+n(體現(xiàn)氧化性的硝酸)
注意:與金屬反應(yīng)時,硝酸表現(xiàn)強氧化性和酸性,表現(xiàn)酸性的標(biāo)志是生成硝酸鹽;與非金屬反應(yīng)時,硝酸表現(xiàn)強氧化性,不表現(xiàn)酸性。
例6 等質(zhì)量的下列物質(zhì)與足量稀硝酸反應(yīng),放出NO物質(zhì)的量最多的是( )。
A.FeO B.Fe2O3C.FeSO4D.Fe3O4
解析 設(shè)幾種物質(zhì)的質(zhì)量為m g,其中含有的+2價鐵的物質(zhì)的量依次可表示為m/72、0(只含+3價鐵)、m/152、m/232,+2價鐵含量最高的是FeO,所以與足量稀硝酸反應(yīng)后硝酸得到電子最多,放出NO最多,所以A正確。故選A。
例7 1.52 g銅鎂合金完全溶解于50 mL密度為1.40 g·mL-1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸中,得到NO2和N2O4的混合氣體1120 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),向反應(yīng)后的溶液中加入1.0 mol·L-1NaOH溶液,當(dāng)金屬離子全部沉淀時,得到2.54 g沉淀,下列說法不正確的是( )。
A.該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是2∶1
B.該濃硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度是14.0 mol·L-1
C.NO2和N2O4的混合氣體中,NO2的體積分?jǐn)?shù)是80%
D.得到2.54 g沉淀時,加入NaOH溶液的體積是600 mL
解析 設(shè)Cu的物質(zhì)的量為x,Mg的物質(zhì)的量為y,則64x+24y=1.52 g,98x+58y=2.54 g,可以求得x=0.02 mol,y=0.01 mol,A正確;
c(HNO3)=1000×1.40 g·L-1×63%/63 g·mol-1=14.0 mol·L-1,B正確;
依據(jù)N元素守恒,得n(HNO3)=14.0 mol·L-1×0.05 L=0.7 mol=n(NO2)+2n(N2O4)+n(NaNO3),
依據(jù)電子守恒,得0.02 mol×2+0.01 mol×2=n(NO2)×1+n(N2O4)×2,
解得n(NO2)=0.04 mol,n(N2O4)=0.01 mol,C正確;
n(NaOH)=n(NaNO3)=0.7 mol-0.04 mol-0.02 mol=0.64 mol,
V(NaOH)aq=0.64 mol/1.0 mol·L-1=0.64 L,故需要NaOH溶液640 mL。故選D。