浓硫酸与硝酸:氧化性酸的性质

分析浓硫酸和浓硝酸与金属、非金属、氢卤酸及硫化物的反应。根据金属活动性与酸浓度确定还原产物。

作为课程学习

氧化性酸:通用特征

氧化性酸包括任意浓度的硝酸 HNO₃和浓硫酸 H₂SO₄。其特点在于其氧化性不由氢离子决定,而是由处于最高氧化态(N⁺⁵、S⁺⁶)的成酸元素决定。

与普通酸的根本区别:

浓 H₂SO₄ 与金属的反应

硫的还原产物取决于金属的活动性。金属越活泼,硫原子(S⁺⁶)得到的电子越多:

注意:稀 H₂SO₄ 表现为普通酸的性质——仅与氢左侧的金属反应并放出 H₂。在冷浓 H₂SO₄ 作用下,Fe、Al、Cr 会发生钝化。

HNO₃ 与金属的反应

氮的还原产物由两个因素决定:金属的活动性和酸的浓度。金属越活泼且酸越稀,氮的还原程度就越深(逻辑:稀释时“竞争”的 HNO₃ 分子较少,因此每个分子能得到更多电子)。

浓 HNO₃ 在冷时使 Fe、Al、Cr、Ni 钝化;与 Au 和 Pt 不反应(可用王水溶解)。

与非金属的相互作用

S, P, C, I₂能够被氧化性酸氧化。非金属通常会转化为其最高氧化态:

标准还原产物:对于浓 HNO₃ 为 NO₂,对于稀 HNO₃ 为 NO,对于浓 H₂SO₄ 为 SO₂。

例外:浓 H₂SO₄ 与硫的反应属于归中反应,生成的还原产物只有 SO₂(不生成 H₂SO₄,否则反应会逆向进行):S + 2H₂SO₄(浓) → 3SO₂ + 2H₂O。

与无氧酸及盐类的反应

氧化性酸可氧化 HI 和 HBr(但不能氧化 HCl 和 HF)。这充分体现了氧化强度的差异:

与卤化氢盐(KBr、KI)反应生成单质(Br₂、I₂)、酸式盐(KHSO₄ 或 KNO₃)以及酸的还原产物和水。

与“黑色硫化物”的反应

存在四种不溶性的黑色硫化物:CuS、PbS、HgS、Ag₂S。它们仅与浓 HNO₃ 发生特殊反应:金属转化为硝酸盐,硫直接被氧化至 S⁺⁶(以 H₂SO₄ 形式存在),而氮仅被还原为 NO₂(获得 1 个电子):

MeS + HNO₃(浓) → Me(NO₃)ₙ + H₂SO₄ + NO₂ + H₂O。

反应特点:硫化物不溶,酸为浓酸,因此氮未被深度还原,但硫被最大程度地氧化——转移了 8 个电子。

关键要点

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