強氧化性酸

強氧化性酸

硝酸濃硫酸這兩個是典型的強氧化性酸。硝酸是一種氧化性酸，幾乎能與所有的金屬（除 金，鉑 等少量金屬外）發生氧化還原反應。這一類酸均具有極強氧化性，化學上稱之為氧化性酸。氧化性酸就是指酸

分子或酸根離子中正價態的非金屬原子得電子而表現出氧化性的這一類酸。

強酸不一定有強氧化性，例如鹽酸；強氧化性酸也不一定是強酸，例如次氯酸。

化學性質

◎可與多數金屬（比銅活潑）氧化物反應，生成相應的硫酸鹽和水；

◎可與所含酸根離子酸性比硫酸根離子弱的鹽反應，生成相應的硫酸鹽和弱酸；

◎可與鹼反應生成相應的硫酸鹽和水；

◎可與氫前金屬在一定條件下反應，生成相應的硫酸鹽和氫氣；

◎加熱條件下可催化蛋白質、二糖和多糖的水解。

濃、稀硝酸，濃硫酸，硒酸，次氯酸，氯酸，亞氯酸，鹵酸，高鹵酸，亞硝酸，高錳酸，高氙酸等

但應注意，極稀的高氯酸不是氧化性酸，因為高氯酸在水溶液中完全電離，高氯酸跟離子結構穩定，故中心氯原子不顯示氧化性。

氧化性酸的氧化性強弱，存在以下規律：

①對於同一種氧化性酸，濃度越大（或溶液中氫離子濃度越大）氧化性越強。例如，濃硝酸比稀硝酸氧化性強。從電極電勢上看，增大酸根或氫離子的濃度，氧化能力增強，例如：

硝酸根及氫離子濃度增大（尤其是氫離子濃度）電極電勢的值變大。

②對於同一種元素形成的不同價態的含氧酸，一般低價態的比高價態的氧化性強，例如：

HClO>HClO2>HClO4

HNO2>HNO3

③同周期主族元素形成的最高價含氧酸，從左到右，氧化性依次增強，例如，高氯酸常溫下氧化性很強，硫酸濃度大加熱時才表現出強氧化性，磷酸則幾乎無氧化性。相應的低價態含氧酸也有類似的規律，例如，氯酸比亞硫酸氧化性強，溴酸比亞硒酸氧化性強。

④同主族元素形成的同價態含氧酸，氧化性強弱的規律複雜，常見各族元素含氧酸的氧化性強弱順序：

HBrO4≈H5IO6>HClO4

HBrO3>HClO3>HIO3

HClO>HBrO>HIO

H2SeO4≈H6TeO6>H2SO4

HNO3>H3AsO4>H3PO4

①能與排在常見金屬活動性順序表中氫後面的部分金屬單質反應，能將變價金屬從零價氧化成較高的價態。

②能與不太活潑的非金屬單質反應

③能與許多含較低價態元素的化合物反應

④與活潑金屬反應主要不生成氫氣（也不是完全不生成）

談鐵與強氧化性酸 的反應

鐵絲在氯氣中燃燒，生成物只能是FeCl3，即使鐵過量，也不會生成FeCl2。但鐵與強氧化性酸的反應是在溶液中進行的，它們首先生成Fe3+，然後Fe3+再與Fe反應生成Fe2+，即：Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+。分述如下：

1、過量鐵與濃硫酸共熱

鐵在常溫下與濃硫酸會發生鈍化，但在加熱時會發生如下反應：

2Fe + 6H2SO4(濃)=Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

當反應進行到一定程度后，濃硫酸變稀了，如果鐵過量，又會分別與溶液中的Fe3+和H+反應，由於氧化性Fe3+>H+，所以將先發生Fe2(SO4)3 + Fe → 3FeSO4，再發生Fe + H2SO4(稀)→FeSO4 + H2↑。

【例1】將a mol Fe與含b mol H2SO4的濃硫酸共熱，Fe與H2SO4均恰好完全反應，生成的氣體是什麼？各多少摩爾？

分析：反應將先生成SO2氣體，既然Fe與H2SO4均恰好完全反應，當硫酸較稀時一定會有H2生成。所以氣體是SO2和H2的混合氣。

由於氧化性Fe3+>H+，當H2SO4與鐵反應產生H2時，Fe3+必定已反應完全，所以生成物中只有FeSO4一種鹽。

n(FeSO4) = n(Fe) = a mol

n(SO2) = n(H2SO4)－n(FeSO4) = (b－a)mol

根據電子得失相等，可得：

n(Fe)×2 = n(H2)×2 + n(SO2)×2

故n(H2) = (2a－b)mol

2、過量鐵與硝酸的反應

無論是濃硝酸還是稀硝酸，鐵總是先生成Fe3+，然後Fe3+再與Fe反應生成Fe2+，反應過程中不可能產生H2。

【例2】將5.6gFe在一定量稀硝酸中恰好完全溶解后，往溶液中滴加NaOH溶液立即產生沉澱，滴加至沉澱量最大時止，再將所得溶液和沉澱一起加熱蒸干並在空氣中灼燒至恆重，所得固體成分和質量可能為

Fe2O3：8g NaNO2：20.7g

Fe2O3：8g NaNO2：16.56g

FeO：7.2 NaNO2：13.8g

Fe2O3：8g NaNO3：25.5g A B C D

分析：5.6g Fe即是0.1 mol Fe，“Fe在一定量稀硝酸中恰好完全溶解”指的是反應結束后二者都沒有剩餘。存在如下可能：

（1）鐵與稀硝酸反應只生成Fe(NO3)3：Fe + 4HNO3(稀) → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O。滴加NaOH溶液后，將生成0.1 mol Fe(OH)3和0.3 molNaNO3；

（2）鐵繼續與Fe(NO3)3反應生成Fe(NO3)2，總反應方程式為：3Fe + 8HNO3(稀) → 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O。滴加NaOH溶液后，將生成0.1 mol Fe(OH)3和0.2 molNaNO3；

（3）介於上述兩種情況之間，即生成的鹽是Fe(NO3)3和Fe(NO3)2的混合物，滴加NaOH溶液后，生成Fe(OH)3為0.1 mol，NaNO3為0.2 mol~0.3 mol。

當把Fe(OH)3和NaNO3灼燒時，分別生成Fe2O3和NaNO2，答案選A、B。

【例3】14 g鐵粉全部溶於某稀硝酸中均恰好完全反應，放出NO氣體后，得到1升溶液，所得溶液比反應前的稀硝酸增重了8 g。計算：

（1）所得溶液中各金屬離子的物質的量濃度；

（2）原稀硝酸的物質的量濃度（反應過程中溶液體積的變化忽略不計）。

分析：反應中生成的NO的質量為14－8 = 6克，即0.2摩爾，轉移電子為0.6摩爾。

14克鐵的物質的量為0.25摩爾，所以生成物是Fe(NO3)3和Fe(NO3)2的混合物。

n[Fe(NO3)3] + n[Fe(NO3)2] = 0.25 mol （質量守恆）

3n[Fe(NO3)3] + 2n[Fe(NO3)2] = 3×0.2 mol （電子守恆）

解得，n[Fe(NO3)3] = 0.10 mol，n[Fe(NO3)2]= 0.15 mol，

於是，c(Fe3+) = 0.10 mol/L，c(Fe2+)= 0.15 mol/L

c(HNO3) = (3×0.10 mol + 2×0.15 mol + 0.2 mol)/1L = 0.8 mol/L。

3、鐵與隱含的強氧化性酸 反應

如果溶液中存在NO3-，當再加入酸時，就相當於有了HNO3，與Fe或Fe2+會發生氧化還原反應。

【例4】在Fe(NO3)2溶液中存在如下平衡關係：Fe2+ + 2H2OFe(OH)2 + 2H+，若加入鹽酸，則溶液的顏色變化是

A．變黃 B．變淺 C．變綠 D．無明顯變化

分析：此題易錯選C，認為鹽酸提供的H+會導致平衡向左移動。其實，鹽酸提供了H+，Fe(NO3)2溶液中有NO3-，相當於有了HNO3，會把Fe2+氧化成Fe3+，所以溶液的顏色將變黃，應選A。

[同步練習]

1．將鐵屑溶於過量鹽酸后，再加入下列物質，會有三價鐵生成的是

A．硫酸 B．氯水 C．硝酸鋅 D．氯化銅

2．在鐵和銅的混合物中，加入一定量的稀硝酸，反應后剩餘金屬m1 g；再向其中加入一定量的稀硫酸，充分振蕩后，剩餘金屬m2 g，則m1和m2之間的關係是

A．m1一定大於m2 B．m1可能等於m2

C．m1一定等於m2 C．m1可能大於m2

3．把20克鐵粉投入到盛有一定量稀硝酸的燒杯中反應，HNO3被還原為NO，反應停止后，燒杯中溶液質量增加了12.27克，此時燒杯中的物質可能是

A．只有Fe(NO3)3 B．有Fe和Fe(NO3)2

C．有HNO3和Fe(NO3)2 D．有Fe(NO3)2和Fe(NO3)3

4、將40克鐵粉投入500克稀硝酸中，兩物質恰好完全反應，硝酸的還原產物全部是NO。求：

（1）此硝酸的質量分數；

（2）反應中放出氣體的體積（標況下）。

[參考答案]1、BC 2、A 3、BD

4、①如果鐵被氧化為三價鐵，則HNO3% = 36%，V(NO) = 16 L；

②如果鐵被氧化為二價鐵，則HNO3% = 24%，V(NO) = 10.67 L；

③如果鐵被氧化為二價鐵和三價鐵的混合物，則24%

以上就是鐵與強氧化性酸的一些典型題。