高中阶段,三种浓酸即浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸随着反应进行,则会逐渐变稀,从而表现出性质及现象结论的差异性,这类题型在相应章节学习及高中复习中频繁出现,近几年高考试题中也有所体现,这也是许多学生解决此类问题中极易忽视、极易出错的知识点,这里有必要将其进行归纳整理,供高中学习及复习中作以参考。
一、关于浓盐酸随反应的进行而变稀的情况
常见反应:实验室制取氯气,即反应为:MnO2 +4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
反应特点:随反应的进行浓盐酸逐渐变为稀盐酸,二氧化锰不再参于化学反应。
常考知识点及结论:
(1)1molMnO2 与含4molHCl的浓盐酸共热,两者均有剩余,因为MnO2 与稀盐酸
不反应。
(2)1molMnO2 与含4molHCl的浓盐酸共热,所得Cl2小于2mol
(3)1molMnO2 与含4molHCl的浓盐酸共热,则被氧化的HCl小于2mol
例1、1molMnO2 与含4molHCl的浓盐酸共热,在不考虑HCl挥发的情况下,得到标准状况下的氯气其体积为( )
(A)44.8L(B)22.4L (C)小于22.4L(D)大于44.8L
解析:本题从所给出答案来分析,充分考虑了随反应进行,浓盐酸则变为稀盐酸,实际得到氯气应小于1mol浓盐酸,即体积标准状况应小于22.4L ,正确答案应为(C)。
例2、实验室制取氯气
(1)将过量MnO2与20mL12mol/L的盐酸混合加热,充分反应后生成的Cl2明显少于0.06mol,其主要原因是①②
(2)为提高浓盐酸的利用率,你对实验的建议是
解析:20mL 12mol/L的盐酸完全反应理论上产生氯气应为0.06mol,但由于盐酸受热极易挥发,且随反应的不断进行,盐酸的浓度逐渐在变小,当变为稀盐酸后不再与二氧化锰反应,所以产生的氯气小于0.06mol,针对上述原因,可采取:将浓盐酸缓缓滴入、用小火加热等措施,以提高浓盐酸的利用率。
例3、实验室用浓盐酸与二氧化锰反应制得氯气,下列说法正确的是(气体体积在标准状况下测定)()
(A)若提供0.4molHCl,MnO2不足量,则可制得Cl2 22.4L
(B)若提供0.4molHCl,MnO2过量,则可制得Cl2 22.4L
(C)若有0.4molHCl参与反应,则可制得Cl2 22.4L
(D)若有0.4molHCl被氧化,则可制得Cl2 22.4L
解析:解答本题一方面仍需考虑浓盐酸随反应进行变稀的问题,另一方面要紧扣题中的“参与反应”及“被氧化”等关键词的正确理解,本题正确答案应为(C)。
二、关于浓硫酸随反应进行而变稀的情况
常见的两种类型:
1、不活泼金属与浓硫酸的反应
高中阶段最常见的反应:Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
反应特点:随反应的进行浓硫酸逐渐变为稀硫酸,铜不再参于化学反应。
常考知识点及结论:
(1)1molCu与含2molH2SO4的浓硫酸共热,两者均有剩余,因为Cu 与稀硫酸不反
应。
(2)1molCu与含2molH2SO4的浓硫酸共热反应,生成SO2,n(SO2)<1mol,即所得二
氧化硫标准状况下的体积V(SO2)<22.4L。
(3)1molCu与含2molH2SO4 的浓硫酸共热反应,则被还原的硫酸n(H2SO4)<1mol。
2、活泼金属与浓硫酸的反应
(1)当活泼金属为锌时
反应:Zn+2H2SO4(浓)
ZnSO4+SO2↑+2H2OZn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
常考知识点及结论:
①1molZn与含2molH2SO4的浓硫酸共热,随反应进行浓硫酸转化为稀硫酸,稀硫
酸又与锌反应,产生气体为混合物,即二氧化硫和氢气。
② 当锌过量时,涉及的离子反应方程式有两个:
Zn+2H2SO4(浓)
Zn2++SO42-+SO2↑+2H2O Zn+2H+=Zn2++H2↑
③实验结论分析中,必须注意有两种气体,一种为无色无味可燃性气体;一种为无
色有刺激性气味,且能使品红褪色的气体。
(2)当活泼金属为可变价态铁时
反应特点:①常温下铁在浓硫酸中则会发生钝化。
②当加热条件下且铁过量时,则有如下三个反应:
2Fe+6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
常考知识点及结论有(即反应产物的判断及产物量值的计算):
①铁与浓硫酸共热且铁过量时,产生混合气体,其成分为二氧化硫与氢气论文开题报告范文。
②当≤时,铁粉少量浓盐酸,最终产生的盐为硫酸铁。
③当≥时,铁粉过量,最终产生的盐为硫酸亚铁。
④当<<时,铁粉部分过量,最终产生的盐为混合物即硫酸铁与硫酸亚铁。
其产物的计算可通过元素守恒及得失电子守恒来求解。
例4、向50ml18mol/LH2SO4溶液中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的硫酸的物质的量为()
(A) 小于0.45mol(B)等于0.45mol
(C) 在0.45mol 与0.90mol之间(D)大于0.90mol
解析:本题属于不活泼金属与浓硫酸的反应,由反应:Cu +H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,从理论上讲,被还原的硫酸应占参加反应硫酸的,即0.45mol ,但由于随反应的进行,硫酸的浓度逐渐减小,铜与稀硫酸不再反应,所以本题应选(A)。
三、关于浓硝酸随反应进行而变稀的情况
常见反应:Cu + 4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 +2NO2 ↑+2H2O
3Cu + 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 +2NO↑+ 4H2O
反应特点:随反应的进行浓硝酸逐渐变为稀硝酸,铜继续参于与稀硝酸的化学反应。
常考知识点及结论:
(1)浓硝酸与常见不活泼金属铜反应时,若铜过量,反应开始时浓硝酸的还原产物为
二氧化氮,但随反应的进行,硝酸则变稀,其还原产物为一氧化氮,最终便得混合气体,在计算中可利用氧化还原反应得失电子守恒规律求解有关铜、硝酸和混合气体之间的量值关系,硝酸与其它金属(过量)反应情况与此类似。
(2)当铜过量时。其离子反应方程式为:
Cu + 4H++2NO3-=Cu2++ 2NO2 ↑+ 2H2O
3Cu + 8H++2NO3-=3Cu2++ 2NO↑+ 4H2O
(3)考查关于向过量铜与硝酸反应后的混合液中继续加稀盐酸或稀硫酸后,铜会继续
溶解的问题的解释及有关计算。这类问题的解释及有关计算中始终依据离子反应方程式:3Cu + 8H++2NO3-=3Cu2++ 2NO↑+ 4H2O来进行,一般不用铜与稀硝酸反应的化学方程式,因为这样就会涉及到循环反应,特别复杂。
(4)考查关于离子共存:NO3-的水溶液无氧化性,当溶液中有大量H+时,则NO3-
表现氧化性,它与Fe2+、S2+、I-、SO32-等不能大量共存。
例5、在某100mL混合酸中c(HNO3)=0.4mol/L 、c(H2SO4)=0.2mol/L,向其中加入
2.56g铜粉,待充分反应后,溶液中c(Cu2+)为( )
(A)0.15mol/L (B)0.30mol/L(C)0.225mol/L (D)无法计算
解析:n(Cu)=0.04mol、n(NO3-)=0.04mol、n(H+)=0.08mol,由反应3Cu + 8H++2NO3-=3Cu2++ 2NO↑+ 4H2O可知:Cu2+、NO3-均过量,生成n(Cu2+)应以n(H+)为标准进行计算
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