【问题】 在标准状况下将$1.92g$铜粉投入一定量浓$HNO_{3}$中,随着铜粉的溶解,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当铜粉完全溶解后共收集到由$NO_{2}$和$NO$组成的混合气体$1.12L$,则混合气体中$NO$的体积为( )A.$112 mL$B.$1 008 mL$C.$224 mL$D.$448 mL$
正确答案:
$n\left(Cu\right)=\dfrac{1.92g}{64g/mol}=0.03mol$,$n\left(NO_{2}+2NO\right)=\dfrac{1.12L}{22.4L/mol}=0.05mol$,
设$n\left(NO\right)=xmol$,$n\left(NO_{2}\right)=ymol$,则
$Cu+4HNO_{3}($浓$)=Cu\left(NO_{3}\right)_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O$
<题目解析:
【强酸性】
HNO3=H++NO3-;硝酸是一元强酸,具有酸的通性.
【不稳定性】
4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O
注意:
①浓度越大,越易分解;久置硝酸呈黄色的原因的分解的NO2溶于溶液,使得溶液变黄;
②硝酸应保存在玻璃塞(HNO3腐蚀橡胶)棕色细口瓶中,放于阴凉处.
【强氧化性】
①与金属反应:除Pt、Au外的金属均能与HNO3反应.
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(实验室制NO2)
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(实验室制NO,常温下缓慢反应,加热反应较剧烈)
注意:
a.常温下,浓HNO3使Fe、Al等金属钝化;
b.金属与硝酸反应不产生H2.
【硝酸与金属反应规律】
硝酸同金属的反应比较复杂,因为硝酸的浓度;金属的活泼性;反应的温度等不同,所生成的产物亦不同,并且所生成的产物往往是混合物.但是就其主要产物而言,可以概括出以下几点.
(1)在金属活动性顺序表中,位于“H”以后的金属如Cu、Ag、Hg等与浓HNO3反应主要得到NO2,与稀HNO3反应主要得到NO.
(2)活泼性适中的金属如:Fe、Co、Ni、Cr、Ca、Al等金属,在一般情况下与浓HNO3不反应.这是由于“钝化”作用,使金属表面覆盖了一层致密的氧化膜,阻止了内层金属进一步与浓硝酸反应.这些金属与稀HNO3作用主要生成N2O或者NO,这是由于它们的还原性较强,能将硝酸还原到较低的价态.若与更稀的硝酸反应,则可以生成NH3.
(3)活泼性的金属如Mg、Zn等与不同浓度的稀HNO3作用能得到不同低价态的还原产物.
(4)Au、Pt、Rh、Ti、Ta等贵金属和硝酸不发生反应.因为它们特别稳定,不易被氧化.
(5)Sn、Pb、As、W等金属与HNO3作用得到的是金属氧化物或其水合物而不是硝酸盐.因为这些金属氧化物不溶于硝酸.
(6)对于同一种金属来说,酸越稀则硝酸本身被还原的程度越大.例如镁与不同浓度硝酸反应的方程式是:
Mg+4HNO3(浓 )=Mg(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Mg+8HNO3(8M)=3Mg(NO3)2+2NO↑+4H2O
4Mg+10HNO3(2M)=4Mg(NO3)2+N2O↑+5H2O
4Mg+10HNO3(lM)=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O
Mg+2HNO3(极稀)=Mg(NO3)2+H2↑
【硝酸与非金属反应】
(1)与C、S等非金属单质反应
C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+H2O
S+6HNO3(浓)=H2SO4+6NO2↑+2H2O
(2)与H2S、HBr、HI、SO2、KI、Na2SO3等物质反应.
6KI+8HNO3=6KNO3+3I2+2NO+4H2O
3H2S+2HNO3(稀)=3S↓+2NO+4H2O
3Na2S+8HNO3(稀)=6NaNO3+2NO↑+3S↓+4H2O
3Na2SO3+2HNO3(稀)=3Na2SO4+2NO↑+H2O
说明:
a.氧化性:浓硝酸>稀硝酸;
b.一般情况下:浓硝酸的还原产物是NO2;稀硝酸的还原产物是NO
c.王水:浓硝酸和浓盐酸按体积比1:3混合而成.王水有很强的氧化性,能溶解Pt、Au等金属.
点评:
本题考查利用化学方程式进行计算,难度不大,正确书写反应的化学方程式是解答本题的关键;也可用氧化还原反应得失电子守恒进行求解.