专题03 硫酸、硝酸与金属反应的特点和相关计算 （重难点讲义）化学沪科版必修第一册

本讲义聚焦高中化学中硫酸、硝酸与金属反应的核心知识点，系统梳理浓硫酸强氧化性（钝化、生成SO₂）、硝酸浓度对产物的影响（浓硝酸还原为NO₂、稀硝酸为NO等），并构建电子守恒、元素守恒、电荷守恒的计算方法学习支架。 该资料以实验探究为特色，如铜与浓硫酸反应的实验装置分析及现象验证，培养科学探究与实践能力。结合金属冶炼等真实情境设计计算题型，运用守恒思想提升科学思维，课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺。

专题03 硫酸、硝酸与金属反应的特点和相关计算 重难目标 1．浓硫酸与金属的反应特点：掌握浓硫酸的强氧化性：能与大多数金属发生反应，理解“钝化”现象。理解反应产物：浓硫酸与金属反应生成SO2而非H2，随着反应进行，硫酸浓度变稀后反应可能停止。掌握与非金属的反应：C+2H2SO4(浓)==CO2↑+2SO2↑+2H2O。 2．硝酸与金属的反应特点：掌握浓、稀硝酸的强氧化性：都能与Cu、Ag等金属反应，但不生成H2。理解浓度对产物的影响：浓硝酸还原产物主要为NO2，稀硝酸还原产物主要为 NO；极稀硝酸可能被还原为N2O、NH4+等。掌握铁、铝遇冷浓硝酸/浓硝酸的钝化特性。 3．相关计算方法与守恒思想：电子守恒：氧化剂得到的电子总数 = 还原剂失去的电子总数。元素守恒：反应前后N元素或S元素守恒。电荷守恒：溶液中阳离子所带正电荷总数 = 阴离子所带负电荷总数。离子反应方程式书写：能正确书写稀硫酸/稀硝酸与金属反应的离子方程式，注意浓酸在离子方程式中的保留形式。 考情分析 在近几年高考试卷中，“硫酸、硝酸与金属反应”是元素化合物知识与化学计算结合的核心考点，常以选择题或填空题形式出现，难度较大，区分度高。 具有以下命题特点： 情境真实化：常以金属冶炼、废液处理、电路板腐蚀为背景，考查反应原理及环保处理。 计算综合化：这是本专题最大的考查热点。常考“金属与混合酸反应”或“金属与硝酸反应后加碱沉淀”的计算，要求考生熟练运用电子守恒、原子守恒和电荷守恒进行快速求解，避免繁琐的方程式计算。 实验探究化：常以铜与浓硫酸反应的实验装置图为载体，考查反应条件、产物检验、尾气处理及防倒吸装置。 陷阱隐蔽化：钝化与加热：常温下 Al、Fe 遇浓硝酸/浓硫酸钝化，但加热后能继续反应，且产物发生变化。浓度变化：浓硫酸变稀后不再与 Cu 反应，导致计算硫酸利用率或剩余量时出现误差。隐含离子：在混合酸环境中，硝酸根在酸性条件下仍具有强氧化性，容易忽略NO3−的氧化作用。 ‌一、硫酸与金属反应规律 1．稀硫酸与活泼金属（如Fe、Al）反应生成氢气： ； 2．浓H2SO4与金属反应的规律 （1）Fe、Al的钝化：常温下，当Fe、Al等金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的 而出现“ ”现象。 （2）与不活泼金属反应的规律 A．实验探究——浓硫酸与铜反应 实验5-3 浓硫酸与铜的反应（必修第二册，P5） 实验装置 实验原理 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 实验用品 浓硫酸、铜丝、品红溶液、氢氧化钠溶液、石蕊溶液、水；烧杯、试管、橡胶塞、酒精灯、铁架台、棉花。 实验步骤 在带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝在试管中加入2mL浓硫酸，塞好橡胶塞，使铜丝与浓硫酸接触。加热，将产生的气体先后通入品红溶液和石蕊溶液中，观察实验现象。向外拉铜丝，终止反应。冷却后，将试管里的物质慢慢倒入盛有大量水的另一支试管里，观察溶液的颜色。 实验现象 ①加热前铜丝在浓硫酸中无明显现象； ②加热后，试管中铜丝表面变 ，有气泡逸出；试管中的品红溶液逐渐变为 色，试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为 色； ③试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液呈 色； 实验结论 ①加热前铜与浓硫酸 反应②在加热条件下铜与浓硫酸反应生成 。②在加热条件下铜与浓硫酸反应生成 。总结论：浓硫酸具有 性、 性。 实验说明 ①浓硫酸能与大多数金属反应，生成 金属的硫酸盐，本身一般被还原为 。 ②常温下，浓硫酸能使 钝化。 ③浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成 的氧化物或含氧酸，本身被还原为 。 ④可抽动的铜丝可控制反应的 。 ⑤试管c中“浸NaOH溶液的棉团”的作用是吸收多余的 ，以防 。 【实验说明】 ①浓硫酸能与大多数金属反应，生成 金属的硫酸盐，本身一般被还原为 。 ②常温下，浓硫酸能使 钝化。 ③浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成 的氧化物或含氧酸，本身被还原为 。 ④可抽动的铜丝可控制反应的 。 ⑤试管c中“浸NaOH溶液的棉团”的作用是吸收多余的 ，以防 。 B．浓硫酸与不活泼金属反应的规律： ①钝化：常温下浓硫酸使Fe、Al表面快速生成 而阻止反应进一步发生。 ②与活泼金属(如Zn)反应，开始产生 ，硫酸浓度变小后产生 。 ③与不活泼金属(如Cu)反应，反应要 ，否则不反应；开始产生SO2(加热)，浓度变小后，稀硫酸不再与不活泼金属反应。例如：1 mol Cu与含2 mol H2SO4的浓硫酸充分反应，生成的SO2的物质的量小于1 mol。 ④浓硫酸在与金属的反应中既表现强氧化性又表现酸性。如： 2Ag+2H2SO4 (浓) Ag2SO4+SO2↑+2H2O 二、硝酸与金属反应规律 1．金属与HNO3反应一般不生成 ，浓HNO3一般被还原为 ，稀HNO3一般被还原为 ，极稀HNO3可被还原成 ，生成 等，如Cu和浓、稀硝酸的反应： 3Cu+8HNO3（稀）== Cu+4HNO3（浓）== 【特别提醒】浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为 ，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为 ，最终应得到 的混合气体，可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。 2．钝化：常温时，冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应，这种现象叫 。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现，利用金属Al和Fe的这种性质，我们可以用Al或Fe制的容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。当加热时，铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。 3．硝酸与铁反应时，产物符合以下规律 （1）n(HNO3)/n(Fe)≥4→生成 （2）n(HNO3)/n(Fe)≤8/3→生成 （3）8/3≤n(HNO3)/n(Fe)≤4→混合产物[Fe(NO3)2和Fe(NO3)3] 4．王水溶解金属的原理：王水能够溶解金和铂等不活泼金属的主要原因是其成分中的氯化亚硝酰（NOCl）等具有比浓硝酸更强的氧化能力。此外，高浓度的氯离子与其金属离子可以形成稳定的络离子，如[AuCl4]-或[PtCl6]2-，从而有利于反应向金属溶解的方向进行。反应方程式为： Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+NO↑+2H2O 3Pt+18HCl+4HNO3=3H2PtCl6+4NO↑+8H2O 三、硫酸、硝酸与金属反应计算方法 1．金属与硝酸反应计算问题的思维模型 2．硫酸、硝酸与金属反应的计算技巧 （1）原子守恒法：硝酸(或硫酸)总物质的量 还原产物中N（或S）原子+盐中NO3-（或SO42-）的N（或S）原子，即HNO3(或硫酸)与金属反应时，一部分HNO3(或硫酸)起酸的作用，以NO3（或SO42-）-的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子（或S）的总物质的量等于反应消耗的HNO3(或硫酸)中氮（或S）原子的物质的量。 （2）得失电子守恒法：金属失电子总数 酸中元素得电子总数，即HNO3(或硫酸)与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3(或硫酸)中氮（或S）原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。 （3）电荷守恒法：溶液中阳离子正电荷总数 阴离子负电荷总数，即HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有：c(NO3-)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)或2c(SO42-)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)。 题型01 Cu等不活泼金属与浓硫酸/浓硝酸反应特点分析 【典例1】某化学兴趣小组为探究的性质设计了如图所示的实验装置，已知反应过程中装置A（加热装置略去）中反应液处于沸腾状态并有白雾生成。下列说法正确的是 A．“反应液处于沸腾状态”的主要原因是浓硫酸稀释是放热的 B．装置B中盛放饱和溶液可除去挥发出的 C．若配制钡盐溶液时所用的蒸馏水没有除去溶解氧，pH传感器会显示pH值升高 D．装置C中的食用油可用四氯化碳代替 【对练1】某小组设计实验探究铜和浓硫酸反应产物的装置如图所示： 记录实验现象如表所示：． 试管 ① ② ③ 实验现象 铜完全溶解后，溶液仍为无色，有白雾、灰白掺杂的黑色固体产生 有大量白色沉淀产生 有少量白色沉淀产生 已知：浓硫酸的沸点约为338℃；实验中可能有、生成，都是难溶于水、难溶于稀硫酸的黑色固体。 下列关于实验操作或实验结论的叙述正确的是 A．为防止实验时压强过大，可将玻璃管拉出液面以上 B．为了检验试管①中的固体成分，实验结束后，取下试管①并向其中加入适量的水 C．试管②和③中白色沉淀的主要成分都是 D．用浓氨水吸收尾气防污染 【对练2】利用如图装置(部分装置未画出)探究铜和浓硝酸的反应，反应后溶液呈绿色{浓硝酸产生的在溶液中达到饱和后呈黄色，溶液显蓝色，两者混合后呈绿色}；取少量该绿色溶液①，向其中加入少量水后，溶液变为蓝色溶液②。下列有关说法错误的是 A．反应中浓硝酸较稀硝酸反应更剧烈、氧化性更强 B．加水稀释溶液变蓝，可能因为溶液中降低 C．若向蓝色溶液②中加入后溶液变为绿色，则无水固体可能呈黄色 D．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和、的混合气体，这些气体与(标准状况)混合后通入水中，所有气体恰好完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入溶液至恰好完全沉淀，则消耗溶液的体积是 题型02 Fe/Al等变价金属与浓/稀强氧化性酸反应的产物分析 【典例1】铁与不同浓度硝酸反应时各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系如图所示，下列说法错误的是 A．硝酸的浓度越小，其还原产物氮的价态越低的成分越多 B．硝酸与铁反应往往同时生成多种还原产物 C．当硝酸浓度为9.75mol·L-1时，氧化剂与还原剂的物质的量之比可为15∶13 D．铁能与大于12.2 mol·L-1HNO3溶液反应说明不存在“钝化”现象 【对练1】常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1),测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示,下列说法正确的是    A．0-t1时，原电池的负极是铜片 B．0-t1时，正极的电极反应式是2H++2e-=H2↑ C．t1时刻，电流方向发生变化的原因是Al 在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应 D．tl时刻后，电子从铝经过导线流向铜 【对练2】某实验小组设计以下实验探究浓硝酸及产物的性质，实验过程中均观察到了红棕色气体，③④试管中均检测出了。下列分析正确的是 A．收集①试管产生的气体并干燥，将带火星的木条伸入，木条复燃，说明能支持燃烧 B．②试管中的铁片钝化，红棕色气体由浓硝酸分解产生 C．③④试管检测出了，说明木炭与浓硝酸发生了氧化还原反应 D．四支试管中的红棕色气体均为氧化产物 题型03 强氧化性酸与金属反应的综合计算 【典例1】将一定量的锌、镁合金与浓硫酸充分反应后，固体完全溶解，同时生成气体(生成气体全部逸出，测定条件为标准状况)。将反应后的溶液稀释到，测得稀释后溶液中的浓度为。向反应后的溶液中加入溶液时，所得沉淀质量最大，其质量为。下列叙述中不正确的是 A．该过程转移的电子数为 B．该合金中锌和镁的物质的量之和为 C．该实验所用溶液的浓度是 D．沉淀质量最大时，溶液中所含溶质的质量为 【对练1】设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．1moN2与3moH2混合，可完全反应生成2NA个NH3 B．100mL18mol/LH2SO4的浓硫酸与足量Cu反应，生成气体的分子数为0.9NA C．100mL18mol/LH2SO4的浓硫酸与0.9molZn反应，生成气体的分子数为0.9NA D．0.1mol/LNH4Cl溶液中含NH的数目为0.1NA 【对练2】将一定量的锌、镁合金与200 mL 18.5 mol/L的浓硫酸充分反应后，固体完全溶解，同时生成气体A 33.6 L(生成气体全部逸出，测定条件为标准状况)。将反应后的溶液稀释到2 L，测得稀释后溶液中的H+浓度为1 mol/L。向反应后的溶液中加入NaOH溶液500 mL时，所得沉淀质量最大，其质量为128 g。下列叙述中错误的是 A．气体A中SO2和H2的体积比为4∶1 B．该合金中锌、镁的物质的量之比为1∶2 C．该实验所有NaOH的浓度是10 mol/L D．沉淀质量最大时，溶液中所含溶质的质量为355 g 1．（25-26高一下·湖北·期末）某小组设计实验探究铜和浓硫酸反应产物的装置如图所示： 记录实验现象如表所示： 试管 ① ② ③ 实验现象 铜完全溶解后，溶液仍为无色，有白雾、灰白掺杂的黑色固体产生 有大量白色沉淀产生 有少量白色沉淀产生 已知：浓硫酸的沸点约为338℃；实验中可能有、生成，都是难溶于水、难溶于稀硫酸的黑色固体。下列关于实验操作或实验结论的叙述正确的是 A．在试管①的反应中，浓硫酸的作用是强氧化剂 B．为检验试管①中的固体成分，实验结束后，待试管①冷却至室温，向其中加入适量的水，观察现象 C．试管②和③中白色沉淀的主要成分都是 D．从环境保护的角度出发，最好将气体通入装有浓氨水的烧杯中吸收尾气 2．（25-26高一下·安徽·期中）下列实验操作、现象及结论均正确的是 选项 实验操作 现象 结论 A 铜与足量浓硫酸在加热条件下反应一段时间，冷却后，向反应后的溶液中倒入适量蒸馏水 溶液显蓝色 铜与浓硫酸反应生成了硫酸铜 B 向2支分别盛有5 mL 0.1 mol/L、5 mL 1.0 mol/L溶液的试管中同时加入溶液 均有气泡产生且溶液产生气泡快 浓度越大，反应速率越快 C 向溶液中滴加1 mL 0.01 mol/L KI溶液，再滴加几滴KSCN溶液，变成红色，再加入几滴0.1 mol/L KI溶液 溶液红色变浅 与KI溶液的反应是可逆反应 D 将红热的炭放入浓硫酸中，产生的气体依次通入品红溶液、酸性溶液、澄清石灰水 品红溶液褪色，酸性溶液颜色变浅，澄清石灰水变浑浊 气体产物中有和 A．A B．B C．C D．D 3．（25-26高一下·海南·阶段检测）工业上以黄铁矿为原料生产和(焦亚硫酸钠)的流程图如下： 已知：“加热”时发生： 下列说法错误的是 A．“煅烧”步骤发生的反应为 B．“吸收1”步骤，试剂a可选用98.3%浓硫酸 C．“吸收2”步骤，NaOH溶液应过量 D．根据价态判断，既有氧化性，又有还原性 4．（25-26高一下·青海海东·阶段检测）NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．浓硫酸与足量铜加热反应，生成分子的数目为0.46NA B．和充分反应转移电子数为0.2NA C．常温下，将2.7 g铝片投入足量的浓硝酸中，铝失去的电子数为0.3NA D．0.1 mol•L-1 NH4NO3溶液中含有的NO数为0.1NA 5．将一定量的锌、镁合金与浓硫酸充分反应后，固体完全溶解，同时生成气体（生成气体全部逸出，测定条件为标准状况）。将反应后的溶液稀释到，测得稀释后溶液中的浓度为。向反应后的溶液中加入溶液时，所得沉淀质量最大，其质量为。下列叙述中错误的是 A．气体A中和的体积比为 B．该合金中锌、镁的物质的量之比为 C．该实验所有的浓度是 D．沉淀质量最大时，溶液中所含溶质的质量为 6．设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．100 mL 18 mol/L浓硫酸与足量Cu粉加热反应，产生分子数为 B．羟基含有的电子数目为 C．一定条件下，1 mol 与足量反应，产的分子数为 D．质量分数为的乙醇溶液中，含键的数目为 7．NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．28g晶体Si中Si－Si键数目为4NA B．标准状况下，将22.4NO与11.2LO2混合后气体分子数小于NA C．一定条件下，1molN2与足量氢气反应，产生NH3的分子数为2NA D．常温下，将2.7g铝片投入足量的浓硫酸中，铝失去的电子数为0.3NA 8．实验室中利用洁净的铜片和浓硫酸进行如下实验，经检测所得固体中含有和白色物质X，下列说法正确的是 A．X溶液显无色 B．NO和Y均为还原产物 C．3molCu参与反应，转移6mol电子 D．若稀硫酸足量，在溶解的环节中至少需要0.8mol的稀硝酸 9．（25-26高一下·四川广安·期末）将铜粉投入硝酸和硫酸组成的混合溶液中，充分反应后，固体有剩余，共收集到和的混合气体(不考虑与的转化)，向反应后的溶液中继续加入的溶液，铜离子恰好完全沉淀，过滤后得到固体，下列说法不正确的是 A．铜离子完全沉淀后得到 B．收集到的混合气体中体积分数为90% C．混合酸中硫酸的浓度为， D．混合酸中氢离子的浓度为 10．（25-26高一下·四川资阳·期中）向一定质量的Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250 mL，当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和448 mLNO气体(标准状况下)。在所得溶液中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液180 mL，生成沉淀的质量为4.9 g，此时溶液呈中性且铜离子已完全沉淀。下列有关说法正确的是 A．原样品混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2：1 B．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.18 mol C．原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为0.8 mol·L-1 D．若将该混合物换为质量相等的铜，生成的NO比原来的少 11．（25-26高一下·四川德阳·阶段检测）一定量浓硝酸与38.4 g Cu恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示，下列有关判断错误的是 A．硝酸在反应中体现氧化性和酸性 B．该浓硝酸物质的量浓度为10 mol/L C．混合气体中的物质的量是0.8 mol D．氮的氧化物和NaOH溶液反应时，NO作还原剂 12．（25-26高一上·山东青岛·阶段检测）向、和组成的混合物中加入溶液恰好使混合物溶解，同时收集到气体(标准状况)。已知：。下列说法不正确的是 A．上述体现酸性的硝酸与体现氧化性的硝酸的物质的量之比为 B．跟稀硝酸反应的离子方程式为 C．若将上述混合物用足量的加热还原，所得到固体的质量为 D．若混合物中含，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗的物质的量为 13．将6.5g金属锌投入的硝酸溶液中，反应完全后将生成的混合气体NO和通入的NaOH溶液中，混合气体恰好被完全吸收，得到只含和的混合溶液。[已知：；]，下列说法不正确的是 A．混合气体中NO的物质的量为0.03mol B．反应中消耗的物质的量为0.14mol C．若向与锌反应后的溶液中加入的NaOH溶液可使恰好完全沉淀 D．NO和被NaOH溶液吸收过程中转移的电子总数为 14．（24-25高一下·四川宜宾·期中）硝酸可用于制化肥、农药、染料等。将一定质量的铜放入500 mL的浓硝酸溶液中恰好完全反应，共收集到NO2和NO的混合气体44.8 L(换算成标准状况下体积)，将混合气体倒立于水中，通入0.75 mol O2恰好使混合气体全部转化为硝酸，下列说法不正确的是 A．铜与硝酸反应中硝酸表现出酸性和强氧化性 B．原硝酸的物质的量浓度为12 mol/L C．铜的物质的量为1.5 mol D．混合气体中NO2和NO的物质的量之比为3∶1 15．实验研究发现，金属与极稀的硝酸反应时，硝酸可被还原为。现将一定量的铝粉和铁粉的混合物与足量很稀的硝酸充分反应，固体完全溶解，反应过程中无气体放出。反应结束后(忽略溶液体积的变化)将溶液平均分成两份，一份滴加KSCN溶液，一份逐滴加入溶液。所加溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示。下列说法正确的是 A．加入KSCN的溶液中无现象 B．原混合物中铝粉的物质的量为 C．根据题目数据，无法计算a点数值 D．原溶液中硝酸浓度为 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 硫酸、硝酸与金属反应的特点和相关计算 重难目标 1．浓硫酸与金属的反应特点：掌握浓硫酸的强氧化性：能与大多数金属发生反应，理解“钝化”现象。理解反应产物：浓硫酸与金属反应生成SO2而非H2，随着反应进行，硫酸浓度变稀后反应可能停止。掌握与非金属的反应：C+2H2SO4(浓)==CO2↑+2SO2↑+2H2O。 2．硝酸与金属的反应特点：掌握浓、稀硝酸的强氧化性：都能与Cu、Ag等金属反应，但不生成H2。理解浓度对产物的影响：浓硝酸还原产物主要为NO2，稀硝酸还原产物主要为 NO；极稀硝酸可能被还原为N2O、NH4+等。掌握铁、铝遇冷浓硝酸/浓硝酸的钝化特性。 3．相关计算方法与守恒思想：电子守恒：氧化剂得到的电子总数 = 还原剂失去的电子总数。元素守恒：反应前后N元素或S元素守恒。电荷守恒：溶液中阳离子所带正电荷总数 = 阴离子所带负电荷总数。离子反应方程式书写：能正确书写稀硫酸/稀硝酸与金属反应的离子方程式，注意浓酸在离子方程式中的保留形式。 考情分析 在近几年高考试卷中，“硫酸、硝酸与金属反应”是元素化合物知识与化学计算结合的核心考点，常以选择题或填空题形式出现，难度较大，区分度高。 具有以下命题特点： 情境真实化：常以金属冶炼、废液处理、电路板腐蚀为背景，考查反应原理及环保处理。 计算综合化：这是本专题最大的考查热点。常考“金属与混合酸反应”或“金属与硝酸反应后加碱沉淀”的计算，要求考生熟练运用电子守恒、原子守恒和电荷守恒进行快速求解，避免繁琐的方程式计算。 实验探究化：常以铜与浓硫酸反应的实验装置图为载体，考查反应条件、产物检验、尾气处理及防倒吸装置。 陷阱隐蔽化：钝化与加热：常温下 Al、Fe 遇浓硝酸/浓硫酸钝化，但加热后能继续反应，且产物发生变化。浓度变化：浓硫酸变稀后不再与 Cu 反应，导致计算硫酸利用率或剩余量时出现误差。隐含离子：在混合酸环境中，硝酸根在酸性条件下仍具有强氧化性，容易忽略NO3−的氧化作用。 ‌一、硫酸与金属反应规律 1．稀硫酸与活泼金属（如Fe、Al）反应生成氢气： Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑ ； 2Al + 3H2SO4 ==Al2(SO4)3 + 3H2↑ 2．浓H2SO4与金属反应的规律 （1）Fe、Al的钝化：常温下，当Fe、Al等金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的 氧化物薄膜 而出现“ 钝化 ”现象。 （2）与不活泼金属反应的规律 A．实验探究——浓硫酸与铜反应 实验5-3 浓硫酸与铜的反应（必修第二册，P5） 实验装置 实验原理 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 实验用品 浓硫酸、铜丝、品红溶液、氢氧化钠溶液、石蕊溶液、水；烧杯、试管、橡胶塞、酒精灯、铁架台、棉花。 实验步骤 在带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝在试管中加入2mL浓硫酸，塞好橡胶塞，使铜丝与浓硫酸接触。加热，将产生的气体先后通入品红溶液和石蕊溶液中，观察实验现象。向外拉铜丝，终止反应。冷却后，将试管里的物质慢慢倒入盛有大量水的另一支试管里，观察溶液的颜色。 实验现象 ①加热前铜丝在浓硫酸中无明显现象； ②加热后，试管中铜丝表面变 黑 ，有气泡逸出；试管中的品红溶液逐渐变为 无 色，试管中的紫色石蕊溶液逐渐变为 红 色； ③试管里的溶液慢慢倒入水中，溶液呈 蓝 色； 实验结论 ①加热前铜与浓硫酸 不 反应②在加热条件下铜与浓硫酸反应生成 二氧化硫 。②在加热条件下铜与浓硫酸反应生成 硫酸铜 。总结论：浓硫酸具有 酸 性、 强氧化 性。 实验说明 ①浓硫酸能与大多数金属反应，生成 高价态 金属的硫酸盐，本身一般被还原为 SO2 。 ②常温下，浓硫酸能使 铁、铝 钝化。 ③浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成 高价态 的氧化物或含氧酸，本身被还原为 SO2 。 ④可抽动的铜丝可控制反应的 发生或停止 。 ⑤试管c中“浸NaOH溶液的棉团”的作用是吸收多余的 SO2 ，以防 污染环境 。 【实验说明】 ①浓硫酸能与大多数金属反应，生成 高价态 金属的硫酸盐，本身一般被还原为 SO2 。 ②常温下，浓硫酸能使 铁、铝 钝化。 ③浓硫酸可将碳、磷等非金属单质氧化成 高价态 的氧化物或含氧酸，本身被还原为 SO2 。 ④可抽动的铜丝可控制反应的 发生或停止 。 ⑤试管c中“浸NaOH溶液的棉团”的作用是吸收多余的 SO2 ，以防 污染环境 。 B．浓硫酸与不活泼金属反应的规律： ①钝化：常温下浓硫酸使Fe、Al表面快速生成 致密氧化膜 而阻止反应进一步发生。 ②与活泼金属(如Zn)反应，开始产生 SO2 ，硫酸浓度变小后产生 H2 。 ③与不活泼金属(如Cu)反应，反应要 加热 ，否则不反应；开始产生SO2(加热)，浓度变小后，稀硫酸不再与不活泼金属反应。例如：1 mol Cu与含2 mol H2SO4的浓硫酸充分反应，生成的SO2的物质的量小于1 mol。 ④浓硫酸在与金属的反应中既表现强氧化性又表现酸性。如： Cu+2H2SO4(浓) CuSO4 + 2H2O +SO2↑ 2Ag+2H2SO4 (浓) Ag2SO4+SO2↑+2H2O 二、硝酸与金属反应规律 1．金属与HNO3反应一般不生成 H2 ，浓HNO3一般被还原为 NO2 ，稀HNO3一般被还原为 NO ，极稀HNO3可被还原成 NH3 ，生成 NH4NO3 等，如Cu和浓、稀硝酸的反应： 3Cu+8HNO3（稀）== 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3（浓）== Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 【特别提醒】浓硝酸与Cu反应时，若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为 NO2 ，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为 NO ，最终应得到 NO2与NO 的混合气体，可利用氧化还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系。 2．钝化：常温时，冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜，阻止酸与金属的进一步反应，这种现象叫 钝化 。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现，利用金属Al和Fe的这种性质，我们可以用Al或Fe制的容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。当加热时，铁、铝会与浓HNO3或浓H2SO4发生反应。 3．硝酸与铁反应时，产物符合以下规律 （1）n(HNO3)/n(Fe)≥4→生成 Fe(NO3)3 （2）n(HNO3)/n(Fe)≤8/3→生成 Fe(NO3)2 （3）8/3≤n(HNO3)/n(Fe)≤4→混合产物[Fe(NO3)2和Fe(NO3)3] 4．王水溶解金属的原理：王水能够溶解金和铂等不活泼金属的主要原因是其成分中的氯化亚硝酰（NOCl）等具有比浓硝酸更强的氧化能力。此外，高浓度的氯离子与其金属离子可以形成稳定的络离子，如[AuCl4]-或[PtCl6]2-，从而有利于反应向金属溶解的方向进行。反应方程式为： Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+NO↑+2H2O 3Pt+18HCl+4HNO3=3H2PtCl6+4NO↑+8H2O 三、硫酸、硝酸与金属反应计算方法 1．金属与硝酸反应计算问题的思维模型 2．硫酸、硝酸与金属反应的计算技巧 （1）原子守恒法：硝酸(或硫酸)总物质的量 = 还原产物中N（或S）原子+盐中NO3-（或SO42-）的N（或S）原子，即HNO3(或硫酸)与金属反应时，一部分HNO3(或硫酸)起酸的作用，以NO3（或SO42-）-的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子（或S）的总物质的量等于反应消耗的HNO3(或硫酸)中氮（或S）原子的物质的量。 （2）得失电子守恒法：金属失电子总数 = 酸中元素得电子总数，即HNO3(或硫酸)与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3(或硫酸)中氮（或S）原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。 （3）电荷守恒法：溶液中阳离子正电荷总数 = 阴离子负电荷总数，即HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有：c(NO3-)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)或2c(SO42-)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)。 题型01 Cu等不活泼金属与浓硫酸/浓硝酸反应特点分析 【典例1】某化学兴趣小组为探究的性质设计了如图所示的实验装置，已知反应过程中装置A（加热装置略去）中反应液处于沸腾状态并有白雾生成。下列说法正确的是 A．“反应液处于沸腾状态”的主要原因是浓硫酸稀释是放热的 B．装置B中盛放饱和溶液可除去挥发出的 C．若配制钡盐溶液时所用的蒸馏水没有除去溶解氧，pH传感器会显示pH值升高 D．装置C中的食用油可用四氯化碳代替 【答案】B 【详解】A．铜与浓硫酸不加热不反应 ，“反应液处于沸腾状态”的主要原因是加热所致，A 项错误 ； B．白雾是挥发出来的硫酸蒸汽与水蒸气结合形成的，故可通过盛有饱和NaHSO3溶液的洗气瓶除去挥发出的硫酸蒸汽，B项正确 ； C．若配制钡盐溶液时所用的蒸馏水没有除去溶解氧，pH传感器会显示pH值降低，其反应为：，C项错误； D．四氯化碳密度大于水，会在溶液下层，无法起到密封作用，C中的食用油不可用四氯化碳代替 ，D项错误； 故选B。 【对练1】某小组设计实验探究铜和浓硫酸反应产物的装置如图所示： 记录实验现象如表所示：． 试管 ① ② ③ 实验现象 铜完全溶解后，溶液仍为无色，有白雾、灰白掺杂的黑色固体产生 有大量白色沉淀产生 有少量白色沉淀产生 已知：浓硫酸的沸点约为338℃；实验中可能有、生成，都是难溶于水、难溶于稀硫酸的黑色固体。 下列关于实验操作或实验结论的叙述正确的是 A．为防止实验时压强过大，可将玻璃管拉出液面以上 B．为了检验试管①中的固体成分，实验结束后，取下试管①并向其中加入适量的水 C．试管②和③中白色沉淀的主要成分都是 D．用浓氨水吸收尾气防污染 【答案】C 【详解】A．将玻璃管拉出液面以上会使生成的污染性气体逸出，A错误； B．反应后的溶液仍为浓硫酸，应该将反应后液体沿器壁慢慢注入水中，B错误； C．二氧化硫和氯化钡不反应，硫酸酸雾进入试管②中生成硫酸钡沉淀，③中少量白色沉淀是水溶液中二氧化硫被氧气氧化生成硫酸钡沉淀，②和③中白色沉淀的主要成分都是，C正确； D．浓氨水具有挥发性，也会产生污染，D错误； 故选C。 【对练2】利用如图装置(部分装置未画出)探究铜和浓硝酸的反应，反应后溶液呈绿色{浓硝酸产生的在溶液中达到饱和后呈黄色，溶液显蓝色，两者混合后呈绿色}；取少量该绿色溶液①，向其中加入少量水后，溶液变为蓝色溶液②。下列有关说法错误的是 A．反应中浓硝酸较稀硝酸反应更剧烈、氧化性更强 B．加水稀释溶液变蓝，可能因为溶液中降低 C．若向蓝色溶液②中加入后溶液变为绿色，则无水固体可能呈黄色 D．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和、的混合气体，这些气体与(标准状况)混合后通入水中，所有气体恰好完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入溶液至恰好完全沉淀，则消耗溶液的体积是 【答案】D 【详解】A．硝酸浓度越大，氧化性越强，浓硝酸与铜反应比稀硝酸更剧烈，A正确； B．根据题干信息，绿色是饱和溶解的黄色和蓝色硝酸铜溶液混合得到；加水后与水发生反应，溶液中降低，黄色褪去，溶液显硝酸铜的蓝色，B正确； C．加入固体后，溶液中浓度升高，会与形成黄色的，和蓝色的水合铜离子混合后显绿色，因此无水氯化铜固体中浓度高，可能呈黄色，C正确； D．根据电子守恒：整个过程中，失去的电子总数等于得到的电子总数。 标况下的物质的量为，反应共得到电子，因此共得到电子； 则，恰好完全沉淀需要，浓度为，因此消耗溶液体积为，D错误； 故选D。 题型02 Fe/Al等变价金属与浓/稀强氧化性酸反应的产物分析 【典例1】铁与不同浓度硝酸反应时各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系如图所示，下列说法错误的是 A．硝酸的浓度越小，其还原产物氮的价态越低的成分越多 B．硝酸与铁反应往往同时生成多种还原产物 C．当硝酸浓度为9.75mol·L-1时，氧化剂与还原剂的物质的量之比可为15∶13 D．铁能与大于12.2 mol·L-1HNO3溶液反应说明不存在“钝化”现象 【答案】D 【详解】A．由图可知，硝酸的浓度越小，氨气含量越高，这说明其还原产物氮的价态越低的成分越多，故A正确； B．根据以上分析可知硝酸与铁反应往往同时生成多种还原产物，故B正确； C．当硝酸浓度为9.75mol·L-1时，还原产物有NO、NO2和N2O，物质的量之比为其体积比=10∶6∶2=5∶3∶1，假设NO是5mol、NO2是3mol、N2O是1mol，则反应中转移电子的物质的量是26mol，假设氧化产物是铁离子，则根据电子得失守恒可知还原剂的物质的量是，所以根据原子守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比可为10∶＝15∶13，故C正确； D．常温时，铁遇浓硝酸要发生钝化，铁能与大于12.2 mol·L-1HNO3溶液反应，不能说明不存在“钝化”现象，故D错误； 故选D。 【对练1】常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1),测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示,下列说法正确的是    A．0-t1时，原电池的负极是铜片 B．0-t1时，正极的电极反应式是2H++2e-=H2↑ C．t1时刻，电流方向发生变化的原因是Al 在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步反应 D．tl时刻后，电子从铝经过导线流向铜 【答案】C 【详解】A.0～t1时，铜为正极，负极为铝，A错误； B.0～t1时，正极电极反应式为2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O，B错误； C．随着反应进行铝表面钝化形成氧化膜阻碍反应进行，氧化膜阻止了Al进一步反应，因此铜做负极，Al为正极，C正确； D．t1时刻后，铜为负极，电子从铜经导线流向铝，D错误。 答案选C。 【对练2】某实验小组设计以下实验探究浓硝酸及产物的性质，实验过程中均观察到了红棕色气体，③④试管中均检测出了。下列分析正确的是 A．收集①试管产生的气体并干燥，将带火星的木条伸入，木条复燃，说明能支持燃烧 B．②试管中的铁片钝化，红棕色气体由浓硝酸分解产生 C．③④试管检测出了，说明木炭与浓硝酸发生了氧化还原反应 D．四支试管中的红棕色气体均为氧化产物 【答案】A 【详解】A．①试管中浓硝酸受热分解：，经干燥后的气体中和的体积比为4：1，的体积分数与空气中的体积分数大约相等，带火星的木条在空气中不能复燃，在该混合气体中能复燃，说明能支持燃烧，A正确； B．②试管中灼热的铁片遇到浓硝酸并不发生钝化，因此的产生可能是浓硝酸分解所致，也可能是浓硝酸与铁片反应所致，B错误； C．③试管检测出了，可能是木炭与浓硝酸反应所致，也可能是灼热的木炭与反应所致，C错误； D．浓硝酸无论是发生分解反应还是与Fe或C发生反应，均为还原产物，D错误； 故选A。 题型03 强氧化性酸与金属反应的综合计算 【典例1】将一定量的锌、镁合金与浓硫酸充分反应后，固体完全溶解，同时生成气体(生成气体全部逸出，测定条件为标准状况)。将反应后的溶液稀释到，测得稀释后溶液中的浓度为。向反应后的溶液中加入溶液时，所得沉淀质量最大，其质量为。下列叙述中不正确的是 A．该过程转移的电子数为 B．该合金中锌和镁的物质的量之和为 C．该实验所用溶液的浓度是 D．沉淀质量最大时，溶液中所含溶质的质量为 【答案】B 【详解】A．该过程转移的电子总数为，故A正确； B．加入氢氧化钠所得的沉淀为，由关系式可知，气体总物质的量为1.5mol，则，则金属的质量为，设金属Mg和Zn物质的量分别为a和b，则，解得a=0.5mol，b=1mol，则该合金中锌和镁的物质的量之和为，故B错误； C．Zn、Mg合金与200 mL、18.5 mol/L反应后溶液中含有H2SO4、ZnSO4、MgSO4，当向溶液中加入500 mLNaOH溶液时，沉淀达到最大值，此时溶液为Na2SO4溶液，根据S元素守恒可知，则根据Na元素守恒，可知，故NaOH溶液的浓度为，故C正确； D．根据选项C计算可知：沉淀质量最大时，溶液中所含溶质为2.5 mol Na2SO4，其质量为，故D正确； 故选B。 【对练1】设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．1moN2与3moH2混合，可完全反应生成2NA个NH3 B．100mL18mol/LH2SO4的浓硫酸与足量Cu反应，生成气体的分子数为0.9NA C．100mL18mol/LH2SO4的浓硫酸与0.9molZn反应，生成气体的分子数为0.9NA D．0.1mol/LNH4Cl溶液中含NH的数目为0.1NA 【答案】C 【详解】A．氮气与氢气的反应是可逆反应，1molN2与3molH2无法完全反应，所以不可能得到2NA个氨气，A错误； B．100mL18mol/LH2SO4含1.8mol硫酸，足量的Cu与1.8mol的浓硫酸充分反应，随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐减小，当浓硫酸转化为稀硫酸以后就不与铜反应了，所以参与反应的硫酸一定小于1.8mol，最后生成的SO2一定小于0.9mol，B错误； C．100mL18mol/LH2SO4的浓硫酸含1.8mol硫酸，与0.9molZn反应，当硫酸浓时生成SO2气体，Zn失两个电子的同时硫得两电子，从+6价降到+4价，当硫酸稀时生成H2气体，Zn失两个电子的同时2个氢离子得两电子生成1个氢气，即每失去两电子生成1分子气体，生成气体的分子数为0.9NA，C正确； D．无溶液体积，无法计算溶质离子的物质的量，D错误； 故选C。 【对练2】将一定量的锌、镁合金与200 mL 18.5 mol/L的浓硫酸充分反应后，固体完全溶解，同时生成气体A 33.6 L(生成气体全部逸出，测定条件为标准状况)。将反应后的溶液稀释到2 L，测得稀释后溶液中的H+浓度为1 mol/L。向反应后的溶液中加入NaOH溶液500 mL时，所得沉淀质量最大，其质量为128 g。下列叙述中错误的是 A．气体A中SO2和H2的体积比为4∶1 B．该合金中锌、镁的物质的量之比为1∶2 C．该实验所有NaOH的浓度是10 mol/L D．沉淀质量最大时，溶液中所含溶质的质量为355 g 【答案】B 【详解】反应生成的SO2、H2气体的物质的量为n==1.5 mol，溶液剩余硫酸的物质的量为n(H2SO4)=×2 L×l mol/L=l mol，参加反应的n(H2SO4)=0.2 L×18.5 mol/L=2.7 mo1，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐减小，设反应生成x mol SO2，y mol H2，根据反应方程式中物质反应转化关系，可得关系式：x+y=1.5 mol，2x+y=2.7 mol，解得x=1.2 mol，y=0.3 mol。故反应生成0.3 mo1的H2和1.2 mol SO2。 A．根据上述计算可知反应产生SO2为1.2 mol，产生H2物质的量为0.3 mol，在相同外界条件下，气体的物质的量的比等于其体积比，故气体A中SO2和H2的体积比为1.2 mol：0.3 mol=4：1，A正确； B．反应后溶液中含有MgSO4、ZnSO4、H2SO4，当沉淀达到最大值时沉淀为Mg(OH)2、Zn(OH)2，二者的质量和为128 g，根据反应关系可知：n(OH-)=n(e-)=2n(气体)=2×1.5 mol=3.0 mol，则n(Mg)+n(Zn)=1.5 mol，m(Mg)+m(Zn)=128 g-3.0 mol×17 g/mol=77 g，解得n(Zn)=1.0 mol，n(Mg)=0.5 mol，故该合金中锌、镁的物质的量之比为1.0 mol∶0.5 mol=2：1，B错误； C．Zn、Mg合金与200 mL18.5 mol/L反应后溶液中含有H2SO4、ZnSO4、MgSO4，当向溶液中加入500 mLNaOH溶液时，沉淀达到最大值，此时溶液为Na2SO4溶液，根据S元素守恒可知n(Na2SO4)=n(H2SO4)-n(SO2)=0.2 L×18.5 mol/L-1.2 mol=2.5 mol，则根据Na元素守恒，可知n(NaOH)=2n(Na2SO4)=5.0 mol，故NaOH溶液的浓度为c(NaOH)==10.0 mol/L，C正确； D．根据选项C计算可知：沉淀质量最大时，溶液中所含溶质为2.5 mol Na2SO4，其质量为m(Na2SO4)=2.5 mol×142 g/mol=355 g，D正确； 故合理选项是B。 1．（25-26高一下·湖北·期末）某小组设计实验探究铜和浓硫酸反应产物的装置如图所示： 记录实验现象如表所示： 试管 ① ② ③ 实验现象 铜完全溶解后，溶液仍为无色，有白雾、灰白掺杂的黑色固体产生 有大量白色沉淀产生 有少量白色沉淀产生 已知：浓硫酸的沸点约为338℃；实验中可能有、生成，都是难溶于水、难溶于稀硫酸的黑色固体。下列关于实验操作或实验结论的叙述正确的是 A．在试管①的反应中，浓硫酸的作用是强氧化剂 B．为检验试管①中的固体成分，实验结束后，待试管①冷却至室温，向其中加入适量的水，观察现象 C．试管②和③中白色沉淀的主要成分都是 D．从环境保护的角度出发，最好将气体通入装有浓氨水的烧杯中吸收尾气 【答案】C 【详解】A．铜与浓硫酸的反应中，浓硫酸既体现强氧化性（ 元素化合价降低生成），又体现酸性（生成硫酸盐硫酸铜），并非仅作强氧化剂。，A错误； B．反应后试管①中残留过量浓硫酸，直接加水会因浓硫酸稀释放热导致液体暴沸飞溅，存在安全隐患；正确操作是将冷却后的反应液沿烧杯壁缓慢注入水中，边加边搅拌，B错误； C．与溶液不发生反应（弱酸不能制强酸，且酸性条件下无法存在）。试管②中大量沉淀来自挥发的硫酸酸雾与的反应，试管③中少量沉淀来自被溶液中溶解氧氧化生成的，二者白色沉淀的主要成分均为，C正确； D．浓氨水挥发性强，会挥发出氨气造成新的大气污染，不适合作为尾气吸收剂；尾气应选用溶液等吸收，D错误； 故选C。 2．（25-26高一下·安徽·期中）下列实验操作、现象及结论均正确的是 选项 实验操作 现象 结论 A 铜与足量浓硫酸在加热条件下反应一段时间，冷却后，向反应后的溶液中倒入适量蒸馏水 溶液显蓝色 铜与浓硫酸反应生成了硫酸铜 B 向2支分别盛有5 mL 0.1 mol/L、5 mL 1.0 mol/L溶液的试管中同时加入溶液 均有气泡产生且溶液产生气泡快 浓度越大，反应速率越快 C 向溶液中滴加1 mL 0.01 mol/L KI溶液，再滴加几滴KSCN溶液，变成红色，再加入几滴0.1 mol/L KI溶液 溶液红色变浅 与KI溶液的反应是可逆反应 D 将红热的炭放入浓硫酸中，产生的气体依次通入品红溶液、酸性溶液、澄清石灰水 品红溶液褪色，酸性溶液颜色变浅，澄清石灰水变浑浊 气体产物中有和 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．铜与浓硫酸反应生成硫酸铜，但浓硫酸过量时溶液冷却后可能仍为浓硫酸环境，向反应后的溶液中倒入适量蒸馏水有可能导致液体飞溅，应将反应后的溶液沿烧杯壁缓慢注入适量蒸馏水中，且稀释应使溶液显蓝色，A错误； B．亚硫酸氢钠会被过氧化氢氧化，生成硫酸钠、硫酸和水，反应本身不产生气体，没有现象发生，B错误； C．反应中氯化铁过量，与KSCN溶液反应变红色，再加入少量KI溶液，Fe3+与I-继续反应，溶液颜色变浅，氮不能说明与KI的反应有一定限度，C错误； D．炭与浓硫酸反应生成SO2和CO2，品红褪色证明SO2存在，酸性KMnO4溶液颜色变浅，说明已完全除去SO2，澄清石灰水变浑浊说明剩余气体为CO2，D正确； 故选D。 3．（25-26高一下·海南·阶段检测）工业上以黄铁矿为原料生产和(焦亚硫酸钠)的流程图如下： 已知：“加热”时发生： 下列说法错误的是 A．“煅烧”步骤发生的反应为 B．“吸收1”步骤，试剂a可选用98.3%浓硫酸 C．“吸收2”步骤，NaOH溶液应过量 D．根据价态判断，既有氧化性，又有还原性 【答案】C 【详解】A．黄铁矿（主要成分为）在空气中高温煅烧生成和，反应为，A不符合题意； B．“吸收1”步骤目的是制备，工业上吸收制备浓硫酸时，为防止形成酸雾、提高吸收效率，选用98.3%浓硫酸作吸收剂，B不符合题意； C．“吸收2”步骤最终需加热生成，反应为。若溶液过量，与过量反应生成，反应：，无法得到，后续加热也不能生成，因此溶液不能过量，C符合题意； D．中为+1价、为-2价，化合价为。元素+4价处于中间价态，既可以失去电子被氧化，又可以得到电子被还原，D不符合题意； 故选C。 4．（25-26高一下·青海海东·阶段检测）NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．浓硫酸与足量铜加热反应，生成分子的数目为0.46NA B．和充分反应转移电子数为0.2NA C．常温下，将2.7 g铝片投入足量的浓硝酸中，铝失去的电子数为0.3NA D．0.1 mol•L-1 NH4NO3溶液中含有的NO数为0.1NA 【答案】B 【详解】A．浓硫酸中的物质的量为，但随反应进行浓硫酸变为稀硫酸，稀硫酸与不反应，故生成的分子数小于，A不符合题意； B．反应为，为和为，发生反应时，少量，反应生成，转移电子数为，B符合题意； C．常温下铝在浓硝酸中发生钝化，表面生成致密氧化膜阻止反应继续进行，故铝失去的电子数小于，C不符合题意； D．溶液体积未知，无法计算的数目，D不符合题意； 故选B。 5．将一定量的锌、镁合金与浓硫酸充分反应后，固体完全溶解，同时生成气体（生成气体全部逸出，测定条件为标准状况）。将反应后的溶液稀释到，测得稀释后溶液中的浓度为。向反应后的溶液中加入溶液时，所得沉淀质量最大，其质量为。下列叙述中错误的是 A．气体A中和的体积比为 B．该合金中锌、镁的物质的量之比为 C．该实验所有的浓度是 D．沉淀质量最大时，溶液中所含溶质的质量为 【答案】A 【详解】A．浓硫酸中，，稀释后溶液的H+浓度为1mol/L，参与反应的，设二氧化硫的物质的量为amol，氢气的物质的量为bmol，则有：，a=1.2mol、b=0.3mol，气体A中和的体积比为，故A错误； B．根据分析可知镁的物质的量为0.5mol，锌的物质的量为1mol，该合金中锌、镁的物质的量之比为，故B正确； C．溶液中最终的溶质为硫酸钠，由硫守恒可知，可得，，则的浓度是，故C正确； D．沉淀质量最大时，溶液中最终的溶质为硫酸钠，由硫守恒可知，，，故D正确； 故答案选A。 6．设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．100 mL 18 mol/L浓硫酸与足量Cu粉加热反应，产生分子数为 B．羟基含有的电子数目为 C．一定条件下，1 mol 与足量反应，产的分子数为 D．质量分数为的乙醇溶液中，含键的数目为 【答案】B 【详解】A．100 mL 18 mol/L浓硫酸与足量Cu粉加热反应，反应一段时间，浓硫酸变成稀硫酸，反应停止，故无法计算产生分子数，故A错误； B．羟基的结构式为：-OH，1mol羟基含有9mol电子，故羟基含有的电子数目为，故B正确； C．一定条件下，与反应为可逆反应，进行不完全，1 mol 与足量反应，产的分子数小于，故C错误； D．乙醇溶液中，乙醇、水分子中均含有键，质量分数为的乙醇溶液中含有键的数目为7，故D错误。 答案为：B。 7．NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．28g晶体Si中Si－Si键数目为4NA B．标准状况下，将22.4NO与11.2LO2混合后气体分子数小于NA C．一定条件下，1molN2与足量氢气反应，产生NH3的分子数为2NA D．常温下，将2.7g铝片投入足量的浓硫酸中，铝失去的电子数为0.3NA 【答案】B 【详解】A．1个Si形成4个共价键，每个共价键被2个Si原子共用，28g晶体Si为1mol，则1 mol晶体硅中含有2NASi-Si键，A错误； B．NO为1mol，O2为0.5mol，由2NO+O2═2NO2可知二者正好完全反应，生成NO2气体的物质的量为1mol，分子总数为NA，但二氧化氮能生成四氧化二氮，导致分子总数小于NA，B正确； C．氮气与氢气合成氨气为可逆反应，不能进行到底，所以一定条件下，1molN2与足量H2反应，生成NH3分子数小于2NA，C错误； D．常温下Al与浓硫酸发生钝化，阻止的反应的继续进行，无法计算转移电子数，D错误； 故选：B。 8．实验室中利用洁净的铜片和浓硫酸进行如下实验，经检测所得固体中含有和白色物质X，下列说法正确的是 A．X溶液显无色 B．NO和Y均为还原产物 C．3molCu参与反应，转移6mol电子 D．若稀硫酸足量，在溶解的环节中至少需要0.8mol的稀硝酸 【答案】D 【详解】A． X为CuSO4，其溶液为蓝色。A项错误； B．从化合价的角度分析，NO为还原产物，而S为氧化产物，B项错误； C．由前面分析可知反生反应，，5mol Cu参与反应，转移了8mol电子，C错误； D．若稀硫酸足量，在溶解的环节中稀硝酸做氧化剂，由分析中化学方程式得 ，则3molCu生成0.6molCu2S，最少消耗硝酸0.8mol，D正确； 故选D。 9．（25-26高一下·四川广安·期末）将铜粉投入硝酸和硫酸组成的混合溶液中，充分反应后，固体有剩余，共收集到和的混合气体(不考虑与的转化)，向反应后的溶液中继续加入的溶液，铜离子恰好完全沉淀，过滤后得到固体，下列说法不正确的是 A．铜离子完全沉淀后得到 B．收集到的混合气体中体积分数为90% C．混合酸中硫酸的浓度为， D．混合酸中氢离子的浓度为 【答案】C 【详解】A．设反应消耗的为，则生成为，剩余铜单质为，沉淀后总固体为剩余铜和的质量和： 解得，因此，A正确； B．设混合气体中NO为、为，则，电子守恒得，解得、，体积分数为，B正确； C．加入的，沉淀消耗，说明反应后溶液无剩余， 根据电荷守恒：，，代入得： ， 硫酸浓度，因此的范围是，C错误； D．反应后溶液无剩余，结合反应的离子方程式计算得总物质的量为，浓度为，D正确； 故选C。 10．（25-26高一下·四川资阳·期中）向一定质量的Cu和Cu2O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250 mL，当固体物质完全溶解后生成Cu(NO3)2和448 mLNO气体(标准状况下)。在所得溶液中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液180 mL，生成沉淀的质量为4.9 g，此时溶液呈中性且铜离子已完全沉淀。下列有关说法正确的是 A．原样品混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2：1 B．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余的HNO3为0.18 mol C．原稀硝酸中HNO3的物质的量浓度为0.8 mol·L-1 D．若将该混合物换为质量相等的铜，生成的NO比原来的少 【答案】C 【详解】A．通过上述分析原混合物中 ， ，二者物质的量之比为1：2，A错误； B．反应后溶液中溶质为，根据氮元素守恒，剩余的物质的量为 ，B错误； C．根据N元素守恒，总 ，浓度为，C正确； D．等质量的Cu比该混合物失去的电子更多，根据电子转移守恒，生成的NO比原来的多，D错误； 故选C。 11．（25-26高一下·四川德阳·阶段检测）一定量浓硝酸与38.4 g Cu恰好完全反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到和的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示，下列有关判断错误的是 A．硝酸在反应中体现氧化性和酸性 B．该浓硝酸物质的量浓度为10 mol/L C．混合气体中的物质的量是0.8 mol D．氮的氧化物和NaOH溶液反应时，NO作还原剂 【答案】C 【详解】A．铜和硝酸反应生成硝酸铜和氮的化合物，硝酸部分被还原，作氧化剂，有部分生成盐，表现出酸性，A正确； B．铜和硝酸反应生成Cu(NO3)2和氮的化合物，根据分析n(Cu)=0.6 mol，所以生成的Cu(NO3)2为0.6 mol，则为1.2 mol；由分析知，根据N原子守恒，硝酸的总量为，浓硝酸体积为220 mL，物质的量浓度，B正确； C．氮氧化物中所有最终全部转化为和，因此氮氧化物中总的物质的量为。 设，，，已知氮氧化物总物质的量，守恒：，两式相减得：，即物质的量为，C错误； D．氮的氧化物和NaOH溶液反应生成NaNO3和NaNO2，两者N的化合价分别为+5、+3，NO中N的化合价为+2价，由价态可知NO化合价升高，作还原剂，D正确； 故选C。 12．（25-26高一上·山东青岛·阶段检测）向、和组成的混合物中加入溶液恰好使混合物溶解，同时收集到气体(标准状况)。已知：。下列说法不正确的是 A．上述体现酸性的硝酸与体现氧化性的硝酸的物质的量之比为 B．跟稀硝酸反应的离子方程式为 C．若将上述混合物用足量的加热还原，所得到固体的质量为 D．若混合物中含，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗的物质的量为 【答案】C 【详解】A．Cu、Cu2O、CuO与HNO3恰好完全反应时生成Cu(NO3)2、NO和H2O，硝酸的物质的量为1 L×0.6 mol·L-1=0.6 mol，生成的NO的物质的量=2.24 L÷22.4 L·mol-1=0.1 mol，则体现氧化性的硝酸是0.1 mol，体现酸性的硝酸是0.5 mol，体现酸性的硝酸与体现氧化性的硝酸的物质的量之比为5∶1，A正确； B．Cu2O被稀HNO3氧化为Cu2+，硝酸根被还原为NO，同时生成H2O，反应的离子方程式为，B正确； C．根据N原子守恒可知：n[Cu(NO3)2]=(0.6 mol-0.1 mol)÷2=0.25 mol，混合物中所含的Cu元素共有0.25 mol，根据铜元素守恒可知，用H2还原Cu、Cu2O、CuO的混合物后应得到0.25 mol Cu，故所得固体的质量为0.25 mol×64 g·mol-1=16 g，C错误； D．若混合物中含0.1 mol Cu，生成的NO的物质的量0.1mol，共转移0.3mol电子，Cu-Cu2+-2e-、Cu2O-Cu2+-2e-，根据电子转移守恒，混合物中n(Cu2O)=(0.1 mol×3－0.1 mol×2)÷2=0.05 mol，根据铜元素守恒可知，n(CuO)=0.25 mol－0.1 mol－0.05 mol×2=0.05 mol，混合物中，Cu不与稀H2SO4反应，0.05 mol Cu2O、0.05 mol CuO与稀H2SO4反应，根据Cu2O、CuO中氧原子与H2SO4电离出的H+反应生成H2O，可得n(H2SO4)=0.05 mol+0.05 mol=0.1 mol，D正确； 故选C。 13．将6.5g金属锌投入的硝酸溶液中，反应完全后将生成的混合气体NO和通入的NaOH溶液中，混合气体恰好被完全吸收，得到只含和的混合溶液。[已知：；]，下列说法不正确的是 A．混合气体中NO的物质的量为0.03mol B．反应中消耗的物质的量为0.14mol C．若向与锌反应后的溶液中加入的NaOH溶液可使恰好完全沉淀 D．NO和被NaOH溶液吸收过程中转移的电子总数为 【答案】B 【详解】A．由分析可知，硝酸被还原为NO和NO2，其中N元素化合价降低，得到电子。设NO的物质的量为xmol，NO2的物质的量为ymol。NO中N从+5价→+2价，每个NO得到3个电子，总得电子：3xmol。NO2中N从+5价→+4价，每个NO2得到1个电子，总得电子：ymol。锌失电子总数等于硝酸得电子总数，因此：3x+ y =0.2（方程①）；根据氮守恒可得：x+y= 0.14（方程②）。联立解得x =0.03mol，y =0.11mol，A正确； B．硝酸作为酸生成Zn(NO3)2需要0.2 mol，硝酸总消耗量=作为酸的量（0.2mol）+被还原的量（0.14mol）=0.34mol，B错误； C．反应后溶液中剩余H＋（0.5mol -0.34mol =0.16mol）需要OH⁻中和，沉淀Zn2+（0.1mol）需0.2mol OH⁻，总需NaOH：0.16 + 0.2 = 0.36mol，与加入的NaOH（0.18L×2mol/L=0.36mol）相等，恰好满足，C正确； D．吸收过程中，NO与NO2按1:1反应时，共转移0.03mol电子；剩余NO2歧化时，每2mol转移1mol电子（=0.04mol）。总转移电子数：0.03 + 0.04 = 0.07mol，D正确； 故选B。 14．（24-25高一下·四川宜宾·期中）硝酸可用于制化肥、农药、染料等。将一定质量的铜放入500 mL的浓硝酸溶液中恰好完全反应，共收集到NO2和NO的混合气体44.8 L(换算成标准状况下体积)，将混合气体倒立于水中，通入0.75 mol O2恰好使混合气体全部转化为硝酸，下列说法不正确的是 A．铜与硝酸反应中硝酸表现出酸性和强氧化性 B．原硝酸的物质的量浓度为12 mol/L C．铜的物质的量为1.5 mol D．混合气体中NO2和NO的物质的量之比为3∶1 【答案】B 【详解】A．铜与一定量浓硝酸反应，反应产生Cu(NO3)2、NO2和NO、H2O，在反应中硝酸表现出酸性和强氧化性，A正确； B．HNO3与金属反应产生Cu(NO3)2、NO2和NO，反应中起酸作用的硝酸的物质的量等于反应过程中转移电子的物质的量等于溶液中的物质的量；起氧化剂作用的HNO3的物质的量等于反应产生的标准状况下NO2和NO的混合气体的物质的量。NO2和NO的混合气体44.8L的物质的量n(NO2)+n(NO)=。金属失去电子的物质的量与硝酸得到电子转化为NO2和NO时物质的量相等，NO2和NO与通入水中的0.75 molO2恰好反应转化为HNO3，n(e-)=4n(O2)=4×0.75mol=3mol，故n(HNO3)=2n[Cu(NO3)2]+n(NO2)+n(NO)=3mol+2mol=5mol，由于溶液的体积是500mL，故原硝酸的物质的量浓度c(HNO3)=，B错误； C．根据电子守恒，铜失去的电子数等于硝酸得到电子数，也等于O2得到的电子数，由于Cu是+2价金属，所以铜的物质的量之和为n(Cu)=，C正确； D．反应产生的标准状况下44.8LNO、NO2混合气体的物质的量n(NO2)+n(NO)=，根据电子得失数目相等可得n(NO2)+3n(NO)=0.75mol×4=3mol，解得n(NO2)=1.5mol，n(NO)=0.5mol，n(NO2)：n(NO)=3：1。在相同外界条件下，气体的体积比等于气体的物质的量的比，所以混合气体中NO2和NO的体积比为3：1，D正确； 故选B 15．实验研究发现，金属与极稀的硝酸反应时，硝酸可被还原为。现将一定量的铝粉和铁粉的混合物与足量很稀的硝酸充分反应，固体完全溶解，反应过程中无气体放出。反应结束后(忽略溶液体积的变化)将溶液平均分成两份，一份滴加KSCN溶液，一份逐滴加入溶液。所加溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示。下列说法正确的是 A．加入KSCN的溶液中无现象 B．原混合物中铝粉的物质的量为 C．根据题目数据，无法计算a点数值 D．原溶液中硝酸浓度为 【答案】D 【详解】A．根据分析，硝酸过量，产物中有Fe3+，加入KSCN溶液会变红，A错误； B．根据94-104段发生反应：Al(OH)3+OH-=，消耗的氢氧化钠的物质的量为：(104-94)×10-3L×5mol/L=0.05mol，根据铝元素守恒，铝粉的物质的量为0.05mol，原混合物中铝粉的物质的量为0.1mol，B错误； C．c点溶液中硝酸根刚好生成NaNO3，则n(NaNO3)=94×10-3L×5mol/L=0.47mol，a点对应NaOH溶液的体积a=×103mL=40mL，C错误； D．由反应过程可知，到加入氢氧化钠为88mL时，溶液中溶质为硝酸钠与硝酸铵。由图可知，88-94段消耗的氢氧化钠的体积为94mL-88mL=6mL，故该阶段参加反应的氢氧化钠为0.006L×5mol/L=0.03mol，根据+ OH-=NH3·H2O可知溶液中n()=0.03ml，由N原子守恒可知n(NH4NO3)=n()=0.03mol，根据钠元素守恒可知n(NaNO3)=n(NaOH)=0.088L×5mol/L=0.44mol，根据氮元素守恒原硝酸溶液中n(HNO3)=n(NaNO3)+2n(NH4NO3)=0.44mol+0.03mol×2=0.5mol，硝酸浓度为，D正确； 故选D。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $