不容忽視“三大強酸”濃度的變化

李金花

鹽酸、硫酸和硝酸俗稱“三大強酸”。濃鹽酸具有還原性，而稀鹽酸沒有還原性。濃硫酸具有強氧化性，而稀硫酸的氧化性較弱，且濃硫酸與稀硫酸的氧化性的本質不同，濃硫酸的還原產物為SO2，而稀硫酸的還原產物為H2。濃硝酸的氧化性比稀硝酸強，濃硝酸的還原產物為NO2，而稀硝酸的還原產物為NO。在求解有關濃鹽酸、濃硫酸或濃硝酸參與氧化還原反應的計算題時，要注意隨著反應的進行，濃酸會變成稀酸（濃鹽酸會變成稀鹽酸，濃硫酸會變成稀硫酸，濃硝酸會變成稀硝酸），從而使反應隨著濃度變（使還原產物發生改變或使反應不再進行）。若忽視了這一點，就會導致失誤。現舉例進行分析，希望對學生有所啟發。

一、濃鹽酸與二氧化錳的反應

例1 將0.4 mol MnO2與800 mL 12 mol/L濃鹽酸混合加熱，可制得氯氣的物質的量是（ ）。

A.0.24 mol B.小于0.24 mol

C.0.48 mol D.小于0.48 mol

錯解 因MnO2+4HCl（濃）

△MnCl2+Cl2↑+2H2O，n（MnO2）n（HCl）=0.4 mol

12 mol/L×0.8 L=0.4 mol∶0.96 mol=1∶2.4>1∶4，MnO2過量，濃鹽酸完全反應；應制得氯氣的物質的量n（Cl2）=14×n（HCl）=14×0.96 mol=0.24 mol。故答案為A。

錯因分析 忽視了隨著反應的進行，濃鹽酸變成了稀鹽酸，稀鹽酸不能還原MnO2。

正確解法 因MnO2+4HCl（濃）△MnCl2+Cl2↑+2H2O，n（MnO2）∶n（HCl）=0.4 mol∶12 mol/L×0.8 L=0.4 mol∶0.96 mol=1∶2.4>1∶4，MnO2過量；若0.96 mol HCl完全參加反應，則制得氯氣的物質的量n（Cl2）=14×n（HCl）=14×0.96 mol=0.24 mol；但隨著反應的進行，濃鹽酸變為稀鹽酸，而稀鹽酸不能還原MnO2，0.96 mol HCl不能完全反應，則制得Cl2的物質的量小于0.24 mol。故答案為B。

二、濃硫酸與金屬的反應

1.濃硫酸與不活潑金屬的反應

例2 在100 mL 18.4 mol/L的濃H2SO4中加入足量銅片并加熱，充分反應后，被還原的H2SO4的物質的量為（ ）。

A.等于1.84 mol

B.等于0.92 mol

C.小于0.92mol

D.0.92 mol～1.84 mol之間錯解 由題意可知，濃H2SO4完全反應；因

n（H2SO4）=18.4 mol/L×0.1 L=1.84 mol，由反應Cu+2H2SO4（濃）△CuSO4+SO2↑+2H2O可得，被還原的H2SO4的物質的量為12×1.84 mol=0.92 mol。故答案為B。

錯因分析 忽視了隨著反應的進行，濃硫酸變成了稀硫酸，稀硫酸與銅不反應。

正確解法 因n（H2SO4）=18.4 mol/L×0.1 L=1.84 mol，若1.84 molH2SO4全部參加反應，由反應Cu+2H2SO4（濃）△CuSO4+SO2↑+2H2O可得，被還原的H2SO4的物質的量為12×1.84 mol=0.92 mol；但隨著反應的進行，濃H2SO4變為稀H2SO4，而稀H2SO4與銅不反應，則參加反應的H2SO4的物質的量小于1.84 mol；因此，被還原的H2SO4的物質的量小于0.92 mol。故答案為C。

2.濃硫酸與活潑金屬的反應

例3 將一定質量的Mg與200 mL 18.5 mol/L濃硫酸充分反應，Mg完全溶解，同時生成標準狀況下的氣體67.2 L。將反應后的溶液稀釋至1 L，測得溶液中c（H+）=0.2 mol/L。則所得氣體的質量為。

錯解 因Mg與濃H2SO4反應所得氣體為SO2，而n（SO2）=67.2 L÷22.4 L/mol=3 mol，則m（SO2）=3 mol×64 g/mol=192 g。

錯因分析 忽視了隨著反應的進行，濃硫酸變成了稀硫酸，所得氣體為SO2與H2的混和氣體。

正確解法 反應后溶液體積為1 L，c（H+）=0.2 mol/L，則n（H+）=0.2 mol/L×1 L=0.2 mol，故反應后溶液中剩余0.1 mol H2SO4。由于隨著反應的進行，濃H2SO4變為稀H2SO4，則生成的氣體為SO2與H2的混和氣體。設生成SO2與H2的物質的量分別為n（SO2）和n（H2）。則

Mg+2H2SO4（濃）MgSO4+SO2↑+2H2O

2n（SO2）n（SO2）

Mg+H2SO4（稀）MgSO4+H2↑

n（H2）n（H2）

由題意得，

2n（SO2）+n（H2）=18.5 mol/L×0.2 L-0.1 mol=3.6 mol①

n（SO2）+n（H2）

=67.2L÷

22.4 L/mol=3 mol②

解方程組①②得，n（SO2）=0.6 mol，n（H2）=2.4 mol；

從而得m（SO2+H2）=0.6 mol×64g/mol+2.4 mol×2 g/mol=43.2 g。

故答案為：43.2 g。

三、濃硝酸與金屬反應的計算

例4 57.6 g銅粉跟適量的濃硝酸反應，銅粉完全反應，共收集到氣體33.6 L（標準狀況，不考慮反應2NO2

N2O4），則反應消耗的HNO3的物質的量可能是（ ）。

A.1.5 mol B.2.4 mol

C.3.3 mol D.3.6 mol

錯解 因n（Cu）=57.6 g÷64 g/mol=0.9 mol，則由反應Cu+4HNO3（濃）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O可得，反應消耗的HNO3的物質的量n（HNO3）=4n（Cu）=4×0.9 mol=3.6 mol。故答案為D。

錯因分析 忽視了隨著反應的進行，濃硝酸變成了稀硝酸，銅既與濃硝酸反應又與稀硝酸反應。

正確解法 假設銅（為57.6 g÷64 g/mol=0.9 mol）全部與濃硝酸反應（收集到的氣體為NO2），則由反應Cu+4HNO3（濃）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，可求得消耗的HNO3的物質的量為4×0.9 mol=3.6 mol；假設銅（為0.9 mol）全部與稀硝酸反應（收集到的氣體為NO），則由反應3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，可求得消耗的HNO3的物質的量為83×0.9 mol=2.4 mol；而實際上銅既與濃HNO3反應又與稀HNO3反應（因隨著反應的進行濃硝酸變為稀硝酸），則反應消耗的HNO3的物質的量介于2.4 mol與3.6 mol之間。故答案為C。