论文部分内容阅读
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
(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SO42-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- + NO3- + 4H+ === [AuCl4]- + NO↑+ 2H2O
3Pt + 18Cl- + 4NO3- + 16H+ === 3[PtCl6]2- + 4NO↑+ 8H2O
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[AuCl4]-(或[PtCl6]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 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(12～16 mol·L-1)被还原的主要产物是NO2,稀硝酸(6～8 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N2O,而更稀的硝酸(1 mol·L-1)则被还原成NH3(NH3与HNO3反应生成NH4NO3)。
(6)铁、铝在冷的浓硝酸中发生钝化现象。
【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、3mo/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③、④、⑥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①中发生反应的化学方程式是。
(4)装置②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①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】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⑤是收集NO,装置⑥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③中应该盛放稀硝酸。
(2)由于装置中残存的空氣能氧化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赶走装置中的空气,同时也需将装置⑤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↑+2H2O。
(4)装置②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④中盛放的是浓HNO3,若浓HNO3能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体。
(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①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。
Cu + 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
3Cu + 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
(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SO42-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- + NO3- + 4H+ === [AuCl4]- + NO↑+ 2H2O
3Pt + 18Cl- + 4NO3- + 16H+ === 3[PtCl6]2- + 4NO↑+ 8H2O
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[AuCl4]-(或[PtCl6]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 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(12～16 mol·L-1)被还原的主要产物是NO2,稀硝酸(6～8 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N2O,而更稀的硝酸(1 mol·L-1)则被还原成NH3(NH3与HNO3反应生成NH4NO3)。
(6)铁、铝在冷的浓硝酸中发生钝化现象。
【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、3mo/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③、④、⑥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①中发生反应的化学方程式是。
(4)装置②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①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】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⑤是收集NO,装置⑥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③中应该盛放稀硝酸。
(2)由于装置中残存的空氣能氧化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赶走装置中的空气,同时也需将装置⑤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↑+2H2O。
(4)装置②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④中盛放的是浓HNO3,若浓HNO3能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体。
(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①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。