硝酸氧化还原反应方程式的配平

硝酸 氧化还原反应方程式的配平【本讲内容】13 硝酸、14氧化还原反应方程式的配平【学习指导】1 本讲重点：（1）硝酸的化学性质（2）氧化还原反应方程式的配平2 本讲难点：硝酸的强氧化性3 剖析：（1） 关于的物理性质（见教本P.14，第二自然节）注意：常用浓硝酸的质量分数为69%(为)，其中约1/3的质量为水，而酸的电离要依靠较多量水的作用，加之为强电解质，在水中能完全电离，故浓在离子方程式中可拆写成离子形式。（同理浓盐酸在离子方程式中也可拆写为离子形式，而98%浓中，水量极少，不利于分子的电离，故浓在与固态物质反应时，不能用离子形式表示，只有在较多量水存在的反应中，分子才完全电离。此时方能拆写为离子形式。）98%以上的浓硝酸，常称“发烟”硝酸。大家都知道，悬浮在气体中的固体小颗粒，方能称为烟，悬浮于气体中的小液滴则应称为雾。硝酸易挥发，逸出的蒸气遇空气中的水分形成酸雾，故发烟硝酸在空气中仍是形成酸雾，并不是烟。教材中的“发烟”现象是加引号的。这只是大家习惯的一种通俗约成的说法而已，切忌造成误解。（2）的特性不稳定性。硝酸不稳定易分解，故硝酸要保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴冷处。久置的浓常呈黄色，是因溶有分解出的的缘故。它与工业用浓盐酸常呈现黄色的道理是不同的（后者是因溶解有的关系）强氧化性。硝酸是一种氧化性酸，几乎能与所有的金属（除 、 等少量金属外）发生氧化还原反应。与金属反应时，金属一般被氧化成对应的高价态金属硝酸盐，而则被还原为较低价态的氮的化合物（、 等）。这是分子中+5价的氮得电子被还原的结果。所以，硝酸与金属反应通常是不可能产生 的。此外要注意，金属铁、铝等只有在冷的浓硝酸中才发生钝化而不再继续反应。一旦加热，钝化膜被破坏，铁、铝仍将被氧化。另须注意稀硝酸不能使 、 钝化，、将被稀所溶解。硝酸的强氧化性不仅表现在与金属的反应，硝酸还能与许多非金属及某些有机物发生氧化还原反应。它能使 、 、 等非金属单质氧化成高价态含氧酸。但应注意硝酸与金属反应时，硝酸既是氧化剂，同时还起酸的作用，而硝酸与非金属反应时，硝酸只起氧化剂作用。另外，要提醒同学注意的是，浓硝酸有强氧化性，稀硝酸同样具有强氧化性，只是浓硝酸的氧化性比稀硝酸更强而已。这可从教本P.15第3自然节描述的浓、稀硝酸分别与铜反应时的现象得出该结论（注意：氧化性的强弱应从氧化剂获得电子能力的大小分析，而不能从反应中氧化剂得电子数目的多少来定）。由于稀硝酸同样具有强氧化性，故当溶液中和大量共存时，还原性离子（如 、 、 等）就不可能同时存在。（3）与金属的反应：与金属反应时通常起两个作用：一是作氧化剂得电子被还原，而是提供硝酸根离子起酸的作用。（起酸的作用，提供的同时必提供）如铜与稀的反应： ，其中为氧化剂，起酸的作用。与金属的反应是相当复杂的，硝酸的还原产物，除决定于的浓度，还原剂的还原能力，还与反应温度和反应中间产物（ 、）的催化作用有关。反应虽复杂，但硝酸与金属的反应还是有规律的。金属与浓硝酸作用时，的还原产物通常为；不活泼金属与稀硝酸或极稀硝酸反应时，的还原产物一般为；活泼金属与稀硝酸或极稀硝酸反应时，的还原产物还可能是，甚至为 （与化合转化为 ）如（4）酸的氧化性和氧化性酸酸溶液中的阳离子全部是，它与活泼金属反应时，能获得电子而被还原，故酸溶液中与活泼金属反应时均为氧化剂，起氧化作用的微粒是，这就是常讲的酸的氧化性。由于氧化能力不强，故它不可能氧化不活泼金属（如）。无论浓硫酸、浓的硝酸或稀的硝酸均可氧化，这一类酸在氧化铜时，得电子的微粒并不是，而是分子或离子中正价态的非金属原子。这一类酸均具有极强氧化性，化学上称之为氧化性酸。氧化性酸就是指酸分子或酸根离子中正价态的非金属原子得电子而表现出氧化性的这一类酸。氧化性酸的氧化能力特强，常见的氧化性酸除浓浓或稀的外，还有 、 、等。可见氧化性酸并非都是强酸（酸性比还弱）。注意氧化性酸的还原产物一般都是成酸非金属元素的低价态化合物（如 、等）而不是。与氧化性酸相对应的另一类酸习惯上就称为非氧化性酸。（如盐酸、稀等），非氧化性酸就是指仅靠起氧化剂作用的这一类酸。值得提醒同学注意的是，非氧化性酸并不是没有氧化性，而是靠的弱氧化性；氧化性酸则必具有强氧化性。（5）王水王水是体积比为的浓和浓的混合物，氧化能力特强，它能使不溶于浓的 、等金属溶解。（6）有关氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平原则应首先注意得、失电子总数相等的原则（即化合价升、降总数相等），然后再考虑原子守恒。氧化还原反应方程式的配平步骤（见教本P.18，例题1）它可归纳为：标价态，找变化，求公倍数，配计量数。氧化还原反应方程式的配平有诸多技巧（如不同物质间发生氧化还原反应，常用顺配法，歧化反应或有价态变化的分解反应，常用逆配法；同一物质中有多种元素发生相同情况的价态变化的反应，可用合并计价的方法进行配平等）。应注意在练习过程中摸索总结，并多阅读参考资料。【典型例题】例1下列反应中，既显氧化性，又显酸性的是（ ）A B C D分析：金属与硝酸反应时，硝酸同时表现了上述两种性质。 、为碱性氧化物，与它们反应时必表现出酸性，但处于+2价，遇强氧化剂还能被氧化成+3价化合物，故与反应时，也能表现题干中所述的两种性质。与反应时，无硝酸盐生成，可见仅起氧化剂作用。答案应选A、D。例2稀硫酸中加入铜片，无现象，再加入下列某物质后，见铜片逐渐溶解，溶液呈蓝色。该物质为（ ）A B C D解析：答案为B。加入后它在溶液中电离出。、共存，相当稀，所以能氧化。例3恰好和含的某浓度硝酸溶液完全反应，若，则被还原的产物是（ ）A B C D分析：由反应物与的质量比，可求得其物质的量之比，而确定的氧化产物。据电子守恒法，推出的还原产物。解：据两者的物质的量之比及在反应中起的双重作用，可见不可能被氧化成，而只可能被氧化成 ，中起酸的作用，另得到失去的，推知还原产物为。选B例4以铜、硝酸、硝酸银、水、空气为原料，可用多种方法制取硝酸铜。（1） 试用化学方程式表示制取硝酸铜的四种方法。 _ _ _ _（2） 从环境保护和经济效益角度考虑，大量制取硝酸铜最宜采用上述哪种方法？并说明原因。解析：从所提供的原料，同学不难分析出由铜制取硝酸铜的四种方法分别为方案、均有污染大气的有毒气体、生成，而的价格必比昂贵。故从环境保护和经济效益角度考虑，大量制取硝酸铜时，应选用方案。例5将 铜跟一定量浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体（标准状况），计算消耗的的物质的量。分析：定量硝酸与铜反应时，随着反应的进行，溶质被消耗，浓将逐渐变成稀，但无论浓、稀均可氧化铜，使铜氧化为，则被还原成或，故气体应视为和的混合气体。据原子守恒的观点，每有被还原，必有或生成，由气体（ ）的物质的量可推知被还原的硝酸，由铜的物质的量可推知反应中起酸的作用的硝酸的量，从而求得消耗的总量。解：被还原的：作酸用的：消耗总量：例6配平下列反应式：（1）（2）分析：题（1）为不同物质间的氧化还原反应，可采用从左向右的顺配法。是不溶于的。本题可溶于的混合液中显然该溶液为王水。 化合价升高43 化合价降低34可见顺配法的一价规律为：列好价找变化求公倍数定计量数。题（2）也是不同物质间发生氧化还原反应，但该反应中部分升高为中的，部分降低为中。属歧化反应，故可采用逆向配平方法。由于中呈+1价。故反应中元素价态也发生了变化，又可以进行合并计价。化合价降3价共降低6价5（=30）化合价降3价： 化合价升5价6（=30）从而可确定的化学计量数为5，的化学计量数为6，据原子守恒观点推知P的化学计量数为11， 的化学计量数为15，的化学计量数为15，的化学计量数为24。解：（1）（2）【巩固练习】一、 选择题（每小题可能有12个选项符合题意）1常温下能被浓迅速溶解的是（ ）A B C D2能在硝酸溶液中大量存在的离子是（ ）A B C D3下列叙述错误的是（ ）A浓常因溶有二氧化氮而呈黄色B铁、铝遇硝酸发生钝化C浓盐酸和浓硝酸以体积比1：3混合，所得混酸称王水D发烟硝酸在空气中冒的不是烟，而是雾4等质量的铝，分别与下列酸反应时，放出最多的是（ ）A BC （ 为 ）D5等质量的铜，分别与足量的下列酸反应时，同温同压下，产生气体体积最大的是（ ）A浓 B浓 C稀 D浓6用下列方法制取等质量的硝酸铜，所消耗的物质的量最多的是（ ）A与浓 B与稀C与浓 D与稀7 与足量的某溶液反应时，生成气体（ ），则被还原的一定为（ ）A B C D8向 中加入足量的铜并加热，被还原的的物质的量为（ ）A B C小于 D大于 ，小于9与适量浓反应，铜全部溶解后生成（ ）气体，反应中消耗的的物质的量为（ ）A B C D10在 与稀反应生成 、和的反应中，被还原的与实际参加反应的的质量比为（ ）A B C D11银与浓反应中，若有发生转移，则参加反应的的物质的量为（ ）A B C D12按照下面的反应式，在水溶液中， 将还原为。（主要物质已配平）作为的氧化产物可能是（ ）A B C D二、配平下列反应方程式13141516三、填空题17与反应可生成和，写出反应的化学方程式 ，反应中若有被氧化，则参加反应的的物质的量为 。18与浓反应生成物为、和，该反应的化学方程式为_。反应中发生还原反应的氯元素与发生氧化反应的氯元素的质量比为 。19硫酸铵在强热条件下的分解产物为、和，写出反应的化学方程式，该反应中生成的氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。四、计算题20银与稀硝酸反应时生成气体（标准状况）（1） 写出反应的化学方程（2） 求被氧化的银质量（3） 理论上消耗的溶液的体积。【参考答案】1B2A 3B、C 4D 5B6A7B、C 8C9D 10D 11B 12C132、16、1、2、5、81410、3、18、10、12153、22、6、3、10、8 （用合并法）163、6、5、1、3（用逆配法）17 ； 18 ； 19 ； 20（1） （2） （3）