稀硝酸与浓硝酸的氧化性.docx

1、稀硝酸与浓硝酸的氧化性 在中学教科书中有这样两个化学方程式： Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O 3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O 可见，浓硝酸的还原产物是 NO2，稀硝酸的还原产物是 NO。不少同学认为这两个反应 的反应物相同，只是硝酸的浓度不同，反应的结果：第一个反应中N +5被还原成了N+4；而第二 个反应中N +5被还原成了N+2。由此得出稀硝酸的氧化性比浓硝酸的氧化性强的错误结论。 一般说来，硝酸氧化性的强弱并不是根据硝酸（实际是N +5）被还原的产物的化合价改变 的大小来决定的，而是由硝酸的浓度来决

2、定的，硝酸越浓，它的氧化能力就越强。例如： （1）稀硝酸与硫化物反应时，只能将 S2 离子氧化成单质硫，而浓硝酸与硫化物反应 时，能将 S2 离子进一步氧化成 SO 4 2离子。 3CdS + 8HNO3(稀) = 3Cd (NO3)2 + 2NO+ 4H2O + 3S PbS + 8HNO3(浓) = PbSO4 + 8NO2+ 4H2O （2）稀硝酸只能把砷氧化成亚砷酸，而浓硝酸则进一步把亚砷酸氧化成砷酸。 As + HNO3(稀) + H2O = H3AsO3 + NO H3AsO3 + 2HNO3(浓) = H3AsO4 + 2NO2+ H2O （3）稀硝酸只能将氢碘酸氧化成单质碘，而

3、浓硝酸则能把氢碘酸氧化成碘酸。 6HI + 2HNO3(稀) = 3I2 + 2NO+ 4H2O HI + 6HNO3(浓) = HIO3+ 6NO2+ 3H2O （4）铂、金等贵金属不易被浓硝酸氧化，但 1 体积浓硝酸和 3 体积浓盐酸组成的混合 物溶液（俗称王水）却能溶解铂和金。 Au + 4Cl + NO 3 + 4H+ = AuCl 4 + NO+ 2H 2O 3Pt + 18Cl + 4NO 3 + 16H+ = 3PtCl 6 2 + 4NO+ 8H 2O 虽然铂、 金不易被浓硝酸氧化， 但当有 Cl 离子存在时， 和产物 Au3+离子 （或 Pt4+离子） 结合，生成了络离子Au

4、Cl 4 （或PtCl 6 2），从而降低了 Au3+离子（或 Pt4+离子）的浓度， 金属就被继续氧化了。 （5）当硝酸与金属活动性顺序表中排在氢以前的活泼金属如镁、锌、铁等反应时，除 可生成 NO2或 NO 外，在更稀的硝酸中还可产生 N2O、N2、NH3等。例如： 4Mg + 10HNO3(1 mol L 1) = 4Mg (NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O 4Mg + 10HNO3(2 mol L 1) = 4Mg (NO3)2 + N2O+ 5H2O 3Mg + 8HNO3(6 mol L 1) = 3Mg (NO3)2 + 2NO+ 4H2O Mg + 4HNO3(16

5、mol L 1) = Mg (NO3)2 + 2NO2+ 2H2O 可见， 对于同一种还原剂来说， 硝酸越稀被还原的程度越大。 浓硝酸 （1216 mol L 1） 被还原的主要产物是 NO2， 稀硝酸 （68 mol L 1） 被还原的产物主要是 NO； 再稀如 2 mol L 1的硝酸还原产物主要是 N 2O，而更稀的硝酸（1 mol L 1）则被还原成 NH 3（NH3与 HNO3 反应生成 NH4NO3）。 （6）铁、铝在冷的浓硝酸中发生钝化现象。 总之，硝酸的强氧化性来自硝酸根中的N +5元素，而不是硝酸电离出来的 H+，这种氧化 性的强弱还跟温度（温度越高氧化性越强）、酸度（如硝酸

6、根在中性或弱酸性溶液中难以表 现出氧化性，如硝酸亚铁中的 Fe2+与 NO3 可以稳定存在，但加盐酸时，Fe2+却被 NO 3 氧化 成了 Fe3+）等有关。物质氧化性的强弱是指氧化其它物质的能力，浓硝酸与铜反应比稀硝酸 与铜反应剧烈的多， 说明浓硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化能力强。 而不能从其本身被还原的 程度大小来比较例如： 【例题】【例题】（2009 年北京高考 27 题）某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按 下图装置进行试验（夹持仪器的装置已略去）。实验表明浓硝酸能将 NO 氧化成 NO2，而稀 硝酸不能氧化 NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。 可选药品：浓硝酸、3

7、mo/L 稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳 已知：氢氧化钠溶液不与 NO 反应，能与 NO2反应 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O （1）实验应避免有害气体排放到空气中，装置、中盛放的药品依次是 （2）滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后 （3）装置中发生反应的化学方程式是 （4）装置的作用是 ，发生反应的化学方程式是 （5）该小组得出的结论以据的试验现象是 （6）试验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶 液中硝酸铜的质量分数较高所致， 而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。 同学们分别

8、设计了以下 4 个试验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是（选填序号字母） a.加热该绿色溶液，观察颜色变化 b.加水稀释绿色溶液，观察颜色变化 c.向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化 d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化 【解析】【解析】本题主要考查 HNO3的性质、化学基本实验设计和评价能力。（1）根据装置 特点和实验目的，装置是收集 NO，装置中盛放 NaOH 溶液吸收 NO2，因为要验证稀 HNO3不能氧化 NO，所以装置中应该盛放稀硝酸。 （2）由于装置中残存的空气能氧化 NO 而对实验产生干扰，所以滴加浓 HNO3之前需 要通入一段时间 CO2赶

9、走装置中的空气，同时也需将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内 防止反应产生的 NO 气体逸出。 （3）Cu 与浓 HNO3反应生成 Cu(NO3)2、NO2、H2O： Cu + 4HNO3(浓)Cu(NO3)2 + 2NO2 +2 H2O。 （4）装置中盛放 H2O，使 NO2与 H2O 反应生成 NO：3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO。 （5）NO 通过稀 HNO3溶液后，若无红棕色 NO2产生，说明稀 HNO3不能氧化 NO，所 以盛放稀 HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明之。装置中盛放的是浓 HNO3，若 浓 HNO3能氧化 NO 则装置液面的上方会产生红棕色气体。 （

10、6）要证明是 Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了 NO2导致装置中溶液呈绿色，可设计 将溶解的 NO2赶走（a、c 方案）再观察颜色变化。也可在 Cu(NO3)2的浓溶液中通入 NO2进 行比较观察反应后的颜色变化（d 方案），确定是否是因为溶有 NO2引起的。方案 b 由于 Cu(NO3)2和溶解在其中的 NO2浓度均可发生变化，故无法确定是哪一种因素引起的。 答案答案 ：（1）3 mol/L 稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液 （2）通入 CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内 （3）Cu + 4HNO3（浓）= Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O （4）将 NO

11、2转化为 NO 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO （5）装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上方气体由无色变为红棕色 （6）a c d 【练习【练习 1】在 100 mL 浓 HNO3中，加入足量的铜片产生 a L 气体，用排水法收集后得 到 b L 气体（气体的体积都是在标准状况下测定的），则原浓硝酸的物质的量浓度是多少？ 解析：解析：依题意，a L 气体是 NO2和 NO 的混合气体，b L 气体全为 NO 气体。该题若根 据化学方程式列式计算就显得很复杂，我们可作如下分析：起氧化剂作用的 HNO3的物质的 量 ，根据电子守恒，Cu 所失去的电子的物质的量恰好为 HNO3生

12、成 b L NO 气体时所得 电子的物质的量，即 Cu 失电子 3，反应的 Cu 的物质的量 mol。则起酸性作用的 HNO3 为 mol 2 mol，所以 HNO3的物质的量为 mol + mol mol，浓度为 mol L 1. 答案：答案： mol L 1 点拨：点拨：铜与浓硝酸的反应要考虑反应过程中硝酸浓度的变化，开始生成 NO2，后来生成 NO，最后得到的是 NO2和 NO 的混合物。类似这样的反应还有：锌与浓硫酸的反应，开 始生成 SO2，随着反应的不断进行，浓硫酸变稀，反应产物还有 H2；足量的二氧化锰和 浓盐酸共热，开始生成 Cl2，随着反应的不断进行，浓盐酸变稀，产生的 Cl

13、2越来越少，虽 然还有 HCl，由于浓度变小，反应不再进行。 【练习【练习 2】在铁与铜的混合物中，加入一定量的稀 HNO3，充分反应后剩余金属 m1 g, 再向其中加入一定量的稀 H2SO4充分振荡后，剩余金属 m2 g,则 m1和 m2的关系是 A. m1一定大于 m2 B. m1可能等于 m2 C. m1一定等于 m2 D. m1可能大于 m2 解析：解析：铁与铜的混合物与一定量的稀 HNO3反应，当金属剩余时，硝酸耗尽，但生成物 中含有 Fe(NO3)2和 Cu(NO3)2。 若再加入稀 H2SO4， 则又继续发生 3Cu + 8H+ + 2NO3 = 3Cu 2+ + 2NO+ 4H2O 或 Fe + 4H+ + NO3 = Fe 3+ + NO+ 2H 2O， 使金属的质量减少。 A 选项符合题意。 答案：答案：A 点拨：点拨：解答该题要注意，剩余的金属成分不可能只有铁，因为 Fe + Cu2+= Fe2+ + Cu。当 剩余金属只有铜时，加稀 H2SO4，认为 Cu 与稀 H2SO4不反应，若为 Fe、Cu 混合物时，Fe 溶解，而错选 B、D，因为这样是忽略了 NO3 在酸性条件下具有强氧化性的缘故。