硝酸強氧化性綜合探究試題硝酸作為一種典型的強氧化性酸，其化學(xué)性質(zhì)在中學(xué)化學(xué)知識體系中占據(jù)重要地位，也是高考化學(xué)的?？紵狳c。硝酸的強氧化性主要源于其分子結(jié)構(gòu)中+5價氮元素的高電正性，這種特性使其在與金屬、非金屬及還原性化合物反應(yīng)時表現(xiàn)出獨特的反應(yīng)規(guī)律和實驗現(xiàn)象。以下從反應(yīng)規(guī)律、實驗現(xiàn)象分析及典型試題解析三個維度展開綜合探究。一、硝酸強氧化性的反應(yīng)規(guī)律（一）與金屬反應(yīng)的價態(tài)變化規(guī)律硝酸與金屬反應(yīng)時，其還原產(chǎn)物的價態(tài)分布呈現(xiàn)明顯的濃度依賴性。濃硝酸（濃度通常大于6mol/L）與金屬反應(yīng)時，+5價氮主要被還原為+4價的NO?，如銅與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+4HNO?(濃)=Cu(NO?)?+2NO?↑+2H?O；而稀硝酸（濃度1-6mol/L）則通常生成+2價的NO，反應(yīng)方程式為3Cu+8HNO?(稀)=3Cu(NO?)?+2NO↑+4H?O。當(dāng)硝酸濃度進一步降低（小于1mol/L）且與活潑金屬（如鋅、鐵）反應(yīng)時，可生成N?O、NH??等更低價態(tài)產(chǎn)物，例如4Zn+10HNO?(極稀)=4Zn(NO?)?+NH?NO?+3H?O。這種價態(tài)變化規(guī)律可通過電子守恒原理解釋：硝酸濃度越高，單位體積內(nèi)NO??濃度越大，得電子能力越強，氮元素被還原的程度越小。（二）與非金屬反應(yīng)的氧化產(chǎn)物規(guī)律硝酸與非金屬單質(zhì)（如碳、硫、磷）反應(yīng)時，通常將其氧化為最高價氧化物或含氧酸，自身則被還原為NO或NO?。例如，濃硝酸與木炭共熱生成CO?、NO?和H?O，反應(yīng)方程式為C+4HNO?(濃)△=CO?↑+4NO?↑+2H?O；與硫反應(yīng)生成H?SO?、NO?和H?O：S+6HNO?(濃)△=H?SO?+6NO?↑+2H?O。這類反應(yīng)中，硝酸僅體現(xiàn)氧化性，而不表現(xiàn)酸性，這與金屬反應(yīng)中硝酸同時體現(xiàn)氧化性和酸性的特點形成鮮明對比。（三）與還原性化合物的反應(yīng)規(guī)律硝酸能與多種還原性化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如Fe2?、SO?2?、S2?、I?等。在酸性條件下，NO??的氧化性顯著增強，可將Fe2?氧化為Fe3?，離子方程式為3Fe2?+NO??+4H?=3Fe3?+NO↑+2H?O；將S2?氧化為S單質(zhì)或SO?2?，具體產(chǎn)物取決于硝酸濃度。值得注意的是，當(dāng)溶液中同時存在NO??和H?時，相當(dāng)于存在硝酸，此時還原性離子無法穩(wěn)定存在，這一規(guī)律在離子共存題中頻繁考查。二、硝酸強氧化性的實驗現(xiàn)象分析（一）金屬與硝酸反應(yīng)的特征現(xiàn)象銅與濃硝酸反應(yīng)：實驗開始時，銅片表面迅速產(chǎn)生大量紅棕色氣體，溶液由無色變?yōu)樗{(lán)綠色，銅片逐漸溶解。隨著反應(yīng)進行，硝酸濃度降低，氣體顏色逐漸變淺（由NO?轉(zhuǎn)為NO），若反應(yīng)在敞口容器中進行，NO遇空氣立即變?yōu)榧t棕色。該實驗需在通風(fēng)櫥中進行，因NO?有毒且污染空氣。鐵與不同濃度硝酸的反應(yīng)：常溫下，鐵片投入濃硝酸中無明顯現(xiàn)象，這是由于鐵表面被氧化形成致密的氧化膜（主要成分為Fe?O?），發(fā)生鈍化現(xiàn)象；而投入稀硝酸中則立即產(chǎn)生無色氣體（NO），氣體遇空氣變?yōu)榧t棕色，溶液變?yōu)樽攸S色（Fe3?），若鐵過量，溶液最終變?yōu)闇\綠色（Fe2?）。鈍化現(xiàn)象體現(xiàn)了濃硝酸的強氧化性，也是工業(yè)上用鐵罐儲運濃硝酸的理論依據(jù)。銀與硝酸的反應(yīng)：銀與濃硝酸反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量紅棕色氣體；與稀硝酸反應(yīng)速率較慢，產(chǎn)生無色氣體。二者均生成硝酸銀溶液，反應(yīng)結(jié)束后可通過蒸發(fā)結(jié)晶獲得白色AgNO?晶體。該反應(yīng)常用于實驗室制備硝酸銀，但需控制硝酸濃度以提高產(chǎn)率。（二）非金屬與硝酸反應(yīng)的實驗現(xiàn)象濃硝酸與硫粉混合加熱時，硫粉逐漸溶解，產(chǎn)生紅棕色氣體，試管壁出現(xiàn)白霧（H?SO?酸霧）。將反應(yīng)后的溶液稀釋后加入氯化鋇溶液，會產(chǎn)生白色沉淀（BaSO?），可證明硫被氧化為SO?2?。該實驗需注意控制加熱溫度，避免硝酸過度揮發(fā)。（三）離子鑒別中的特征現(xiàn)象在Fe2?的鑒別實驗中，向溶液中滴加稀硝酸后，再加入KSCN溶液，溶液變?yōu)檠t色，證明Fe2?被氧化為Fe3?；若先加入KSCN溶液無現(xiàn)象，再滴加稀硝酸后變紅，同樣可得出結(jié)論。該現(xiàn)象利用了硝酸的氧化性和Fe3?與SCN?的顯色反應(yīng)，是典型的離子檢驗方案。三、典型試題解析（一）離子方程式正誤判斷題例題：下列反應(yīng)的離子方程式正確的是（）A.用稀硝酸溶解FeS固體：FeS+2H?=Fe2?+H?S↑B.銅與稀硝酸反應(yīng)：Cu+4H?+2NO??=Cu2?+2NO?↑+2H?OC.向FeBr?溶液中通入少量Cl?：2Fe2?+Cl?=2Fe3?+2Cl?D.向Na?SO?溶液中滴加稀硝酸：SO?2?+2H?=SO?↑+H?O解析：A項中，F(xiàn)eS的S2?和Fe2?均能被硝酸氧化，正確離子方程式為FeS+4H?+NO??=Fe3?+S↓+NO↑+2H?O，故A錯誤；B項中，稀硝酸的還原產(chǎn)物應(yīng)為NO，正確方程式為3Cu+8H?+2NO??=3Cu2?+2NO↑+4H?O，故B錯誤；C項中，F(xiàn)e2?還原性強于Br?，少量Cl?優(yōu)先氧化Fe2?，離子方程式正確；D項中，SO?2?會被硝酸氧化為SO?2?，正確方程式為3SO?2?+2H?+2NO??=3SO?2?+2NO↑+H?O，故D錯誤。答案：C（二）物質(zhì)轉(zhuǎn)化判斷題例題：在給定條件下，下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是（）A.Cu(s)Cu(NO?)?(aq)Cu(NO?)?(s)B.NH?(g)NO(g)NaNO?(aq)C.Fe(s)Fe(NO?)?(aq)Fe(OH)?(s)D.S(s)SO?(g)H?SO?(aq)解析：A項中，Cu與稀硝酸反應(yīng)生成Cu(NO?)?溶液，但蒸發(fā)Cu(NO?)?溶液時，Cu2?水解生成Cu(OH)?，加熱后分解為CuO，無法得到Cu(NO?)?固體，故A錯誤；B項中，NH?催化氧化生成NO，NO與O?、NaOH溶液反應(yīng)生成NaNO?：4NO+3O?+4NaOH=4NaNO?+2H?O，轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)，故B正確；C項中，F(xiàn)e與稀硝酸反應(yīng)時，若硝酸過量則生成Fe(NO?)?，且Fe(NO?)?溶液與NaOH反應(yīng)生成的Fe(OH)?易被氧化，無法穩(wěn)定存在，故C錯誤；D項中，S與O?反應(yīng)只能生成SO?，無法直接生成SO?，故D錯誤。答案：B（三）實驗現(xiàn)象分析題例題：根據(jù)下列實驗操作及現(xiàn)象，得出的結(jié)論合理的是（）選項實驗操作及現(xiàn)象結(jié)論A常溫下，將Fe片分別插入稀硝酸和濃硝酸中，前者有氣體產(chǎn)生，后者無明顯現(xiàn)象稀硝酸的氧化性比濃硝酸強B向某溶液中加入濃NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體該溶液含有NH??C向Cu與稀硝酸反應(yīng)后的溶液中滴加KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再加入稀硫酸，溶液變紅反應(yīng)后溶液中含有Fe2?D向盛有濃硝酸的試管中加入銅片，產(chǎn)生紅棕色氣體，將氣體通入水中，溶液變?yōu)闊o色紅棕色氣體為NO?，與水反應(yīng)生成HNO?和NO解析：A項中，濃硝酸使鐵鈍化，并非不反應(yīng)，濃硝酸的氧化性強于稀硝酸，故A錯誤；B項中，NH??與OH?加熱生成NH?，NH?使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，結(jié)論正確；C項中，Cu與稀硝酸反應(yīng)不涉及Fe元素，無法得出含F(xiàn)e2?的結(jié)論，故C錯誤；D項中，NO?與水反應(yīng)生成HNO?和NO，NO為無色氣體，結(jié)論正確。答案：BD（四）氧化還原計算題例題：38.4g銅與適量濃硝酸反應(yīng)，銅全部溶解后，共收集到22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，將該氣體與一定體積O?混合后通入水中，氣體恰好完全被吸收生成硝酸。則消耗O?的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為（）A.5.6LB.11.2LC.16.8LD.22.4L解析：整個過程中，銅失去的電子最終被O?獲得，根據(jù)電子守恒：n(Cu)×2=n(O?)×4。n(Cu)=38.4g/64g/mol=0.6mol，故n(O?)=0.6mol×2/4=0.3mol，V(O?)=0.3mol×22.4L/mol=6.72L？（此處原解析有誤，正確計算應(yīng)為：銅失去電子0.6mol×2=1.2mol，O?得電子4n(O?)=1.2mol，n(O?)=0.3mol，V=6.72L，但選項中無此