硝酸的氧化性
[学习目标定位] 1.通过硝酸分别与不活泼金属、非金属的反应，认识硝酸的强氧化性。
2.通过比较浓硝酸与稀硝酸性质的差异，认识浓度、反应条件对反应产物的影响。
1.硝酸中氮元素的化合价为＋5价，根据在化学反应中氮元素化合价可能的变化，分析判断硝酸具有强氧化性。能与大多数金属反应，写出下列反应的化学方程式：
(1)浓硝酸与铜反应，被还原为NO2：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
(2)稀硝酸与铜反应，被还原为NO：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
2.硝酸能与非金属单质反应，写出下列反应的化学方程式：
(1)浓硝酸将木炭氧化成二氧化碳：C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。
(2)浓硝酸将硫氧化成硫酸：S＋6HNO3(浓)===H2SO4＋6NO2↑＋2H2O。
归纳总结
硝酸具有强氧化性
(1)能将大多数金属(如铜等)氧化成高价态金属的硝酸盐，浓硝酸生成NO2，稀硝酸生成NO。
(2)常温下，浓硝酸能使铁(铝)发生钝化，这是因为浓硝酸将铁、铝容器表面氧化，形成致密的氧化物薄膜。若在加热条件下，可破坏氧化膜，从而使反应继续进行。
(3)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。
(4)浓HNO3与非金属反应，还原产物一般是NO2，而非金属一般被氧化成最高价氧化物或相应的最高价含氧酸。
3.物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度有关。下列各组物质在反应中的产物与物质的浓度有关的是( )
△Cu与HNO3溶液 △Cu与FeCl3溶液 △Zn与H2SO4溶液 △Fe与HCl溶液
A.△△ B.△△
C.△△ D.△△△
答案 A
解析 本题考查物质氧化性和还原性的影响因素。铜与浓硝酸反应生成NO2，与稀硝酸反应生成NO，硝酸氧化性的强弱与浓度有关；铜与氯化铁溶液反应，与浓度和温度无关，产物唯一；锌与硫酸反应：稀硫酸生成氢气，浓硫酸则生成二氧化硫，硫酸氧化性的强弱与其浓度有关；铁与盐酸反应只生成氯化亚铁和氢气。
4.在下列反应中，HNO3既表现出氧化性，又表现出酸性的是( )
A.H2S＋2HNO3===S↓＋2NO2↑＋2H2O
B.CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O
C.4HNO3=====△4NO2↑＋O2↑＋2H2O
D.3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
答案 D
解析 A中HNO3只表现氧化性；B中HNO3只表现酸性；C中HNO3既表现氧化性，又表现还原性；D中HNO3既表现氧化性，又表现酸性。
1.关于浓硫酸与Cu反应的叙述正确的是( )
A.在反应中，浓硫酸只表现出氧化性
B.该反应中还原剂与氧化剂物质的量之比为1△2
C.在反应中，浓硫酸既表现出氧化性，又表现出酸性 D.每1 mol铜参加反应就有2 mol浓硫酸被还原，同时生成2 mol SO2
答案 C
解析 该反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O，分析反应前后元素化合价的变化可知，浓硫酸既表现出氧化性，又表现出酸性，该反应为氧化还原反应，在该反应中，每2 mol H2SO4参加反应只有1 mol H2SO4被还原，因此还原剂与氧化剂的物质的量之比为1△1。
2.下列关于硝酸说法正确的是( )
A.硝酸与金属反应，主要是＋5价氮得电子
B.与金属反应时，稀硝酸可能被还原为更低价态，则稀硝酸氧化性强于浓硝酸
C.硝酸电离出H＋离子，能被Zn、Fe等金属还原成H2
D.常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量红棕色气体
答案 A
解析 硝酸与金属反应，主要是＋5价氮得电子，生成氮的低价化合物，一般不生成氢气；浓HNO3比稀HNO3氧化性强，根据Cu与浓HNO3和稀HNO3的反应剧烈程度可以证明；常温下铁遇到浓硝酸发生钝化，不会生成大量红棕色气体。
3.下列对于硝酸的认识，不正确的是( )
A.浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性
B.铜与硝酸的反应属于置换反应
C.金属与硝酸反应不能制取氢气
D.可用铁或铝制容器盛装冷的浓硝酸
答案 B
解析 硝酸是氧化性酸，且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，A正确；铜与浓、稀硝酸反应的还原产物分别是NO2和NO，没有单质生成，故不属于置换反应，B错误；硝酸是氧化性酸，金属与硝酸反应均不产生H2，而生成水，C正确；铁或铝遇冷浓硝酸钝化，故可用铁或铝制容器盛装冷的浓硝酸，D正确。
4.各取0.1 mol Cu分别投入足量的下列酸中(必要时可加热)：△浓硫酸、△浓硝酸、△稀硫酸、△稀硝酸，充分反应后在相同条件下得到的气体体积由大到小的顺序是( )
A.△>△>△>△ B.△>△>△>△
C.△>△>△>△ D.△>△>△>△
答案 B
解析 由于Cu的物质的量一定，则与足量的不同酸反应时失电子总量相等。产生1 mol气体得电子数：浓硫酸→SO2,2 mol电子；浓硝酸→NO2,1 mol电子；Cu与稀硫酸不反应；稀硝酸→NO,3 mol电子，则产生气体体积由大到小的顺序为△>△>△>△。
5.某课外活动小组的同学，在实验室做锌与浓硫酸反应的实验中，甲同学认为产生的气体是二氧化硫，而乙同学认为除二氧化硫气体外，还可能产生氢气。为了验证甲、乙两位同学的判断是否正确，丙同学设计了如图所示实验装置(锌与浓硫酸共热时产生的气体为X，且该装置略去)，试回答下列问题：
(1)上述反应中生成二氧化硫的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙同学认为还可能产生氢气的理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)丙同学在安装好装置后，必须首先进行的一步操作是
________________________________________________________________________。
(4)A中加入的试剂可能是________，作用是
________________________________________________________________________；
B中加入的试剂可能是________，作用是 ________________________________________________________________________；
E中加入的试剂可能是________，作用是
________________________________________________________________________。
(5)可以证明气体X中含有氢气的实验现象是
C中：________________________，D中：
________________________________________________________________________。
如果去掉装置B，还能否根据D中的现象判断气体X中有氢气？________(填“能”或“不能”)，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)Zn＋2H2SO4(浓)=====△ZnSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)当Zn与浓H2SO4反应时，浓H2SO4浓度逐渐变稀，Zn与稀H2SO4反应可产生H2
(3)检查装置的气密性
(4)品红溶液 检验SO2 浓H2SO4 吸收水蒸气 碱石灰
防止空气中水蒸气进入D中
(5)黑色(CuO)变成红色(Cu) 白色粉末变成蓝色 不能 因为混合气体中含H2O，会干扰H2的检验
解析 本题对Zn与浓H2SO4反应的产物进行两种推测，而后设计装置进行验证。设计时既要验证有无SO2生成，又要验证有无H2生成。验证SO2，可用品红溶液，验证H2可利用它的还原性，在加热条件下让气体通过CuO，再通过无水硫酸铜，同时必须注意验证H2时，应考虑空气中的水蒸气和从洗气装置中带出的水蒸气对氢气检验的干扰。
6.(1)在浓硝酸中放入铜片：
△开始时反应的化学方程式为
________________________________________________________________________，
实验现象为 ________________________________________________________________________。
△若铜有剩余，则反应将要结束时反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
△待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是
________________________________________________________________________。
(2)若1.92 g Cu粉与一定量浓HNO3反应，当Cu完全反应时，收集到标准状况下1.12 L气体，则消耗硝酸______ mol，生成NO2______ mol。
(3)若向Cu中加入硫酸和硝酸的混酸溶液制取CuSO4溶液，则混酸中硫酸与硝酸的最佳物质的量之比为________。
答案 (1)△Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 铜片逐渐消失，溶液逐渐变绿，有红棕色气体逸出
△3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
△加入稀硫酸后，H＋与原溶液中的NO－3构成强氧化性的条件，又能与过量的Cu反应
(2)0.11 0.015 (3)3△2
解析 (1)随反应的进行，硝酸的浓度减小，停止反应时溶液中存在Cu(NO3)2，再加稀H2SO4，则溶液中的NO－3在酸性条件下将剩余的铜氧化。(2)参加反应的HNO3包括被还原的HNO3和起酸性作用的HNO3，表现酸性的HNO3为1.92 g64 g·mol－1×2＝0.06 mol；被还原的HNO3为1.12 L22.4 L·mol－1＝0.05 mol，故参加反应的HNO3为0.05 mol＋0.06 mol＝0.11 mol。
设标准状况下1.12 L气体中，含NO x mol、NO2 y mol
则 x mol＋y mol＝1.12 L22.4 L·mol－13x mol＋y mol＝1.92 g32 g·mol－1×2电子守恒
解之得 x＝0.035y＝0.015
(3)Cu、H＋、NO－3恰好完全反应时混酸中H2SO4和HNO3的比例最佳。