不容忽视“三大强酸”浓度的变化

李金花

盐酸、硫酸和硝酸俗称“三大强酸”。浓盐酸具有还原性，而稀盐酸没有还原性。浓硫酸具有强氧化性，而稀硫酸的氧化性较弱，且浓硫酸与稀硫酸的氧化性的本质不同，浓硫酸的还原产物为SO2，而稀硫酸的还原产物为H2。浓硝酸的氧化性比稀硝酸强，浓硝酸的还原产物为NO2，而稀硝酸的还原产物为NO。在求解有关浓盐酸、浓硫酸或浓硝酸参与氧化还原反应的计算题时，要注意随着反应的进行，浓酸会变成稀酸（浓盐酸会变成稀盐酸，浓硫酸会变成稀硫酸，浓硝酸会变成稀硝酸），从而使反应随着浓度变（使还原产物发生改变或使反应不再进行）。若忽视了这一点，就会导致失误。现举例进行分析，希望对学生有所启发。

一、濃盐酸与二氧化锰的反应

例1 将0.4 mol MnO2与800 mL 12 mol/L浓盐酸混合加热，可制得氯气的物质的量是（ ）。

A.0.24 mol B.小于0.24 mol

C.0.48 mol D.小于0.48 mol

错解 因MnO2+4HCl（浓）

△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过量，浓盐酸完全反应；应制得氯气的物质的量n（Cl2）=14×n（HCl）=14×0.96 mol=0.24 mol。故答案为A。

错因分析 忽视了随着反应的进行，浓盐酸变成了稀盐酸，稀盐酸不能还原MnO2。

正确解法 因MnO2+4HCl（浓）△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过量；若0.96 mol HCl完全参加反应，则制得氯气的物质的量n（Cl2）=14×n（HCl）=14×0.96 mol=0.24 mol；但随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸，而稀盐酸不能还原MnO2，0.96 mol HCl不能完全反应，则制得Cl2的物质的量小于0.24 mol。故答案为B。

二、浓硫酸与金属的反应

1.浓硫酸与不活泼金属的反应

例2 在100 mL 18.4 mol/L的浓H2SO4中加入足量铜片并加热，充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量为（ ）。

A.等于1.84 mol

B.等于0.92 mol

C.小于0.92mol

D.0.92 mol～1.84 mol之间错解 由题意可知，浓H2SO4完全反应；因

n（H2SO4）=18.4 mol/L×0.1 L=1.84 mol，由反应Cu+2H2SO4（浓）△CuSO4+SO2↑+2H2O可得，被还原的H2SO4的物质的量为12×1.84 mol=0.92 mol。故答案为B。

错因分析 忽视了随着反应的进行，浓硫酸变成了稀硫酸，稀硫酸与铜不反应。

正确解法 因n（H2SO4）=18.4 mol/L×0.1 L=1.84 mol，若1.84 molH2SO4全部参加反应，由反应Cu+2H2SO4（浓）△CuSO4+SO2↑+2H2O可得，被还原的H2SO4的物质的量为12×1.84 mol=0.92 mol；但随着反应的进行，浓H2SO4变为稀H2SO4，而稀H2SO4与铜不反应，则参加反应的H2SO4的物质的量小于1.84 mol；因此，被还原的H2SO4的物质的量小于0.92 mol。故答案为C。

2.浓硫酸与活泼金属的反应

例3 将一定质量的Mg与200 mL 18.5 mol/L浓硫酸充分反应，Mg完全溶解，同时生成标准状况下的气体67.2 L。将反应后的溶液稀释至1 L，测得溶液中c（H+）=0.2 mol/L。则所得气体的质量为。

错解 因Mg与浓H2SO4反应所得气体为SO2，而n（SO2）=67.2 L÷22.4 L/mol=3 mol，则m（SO2）=3 mol×64 g/mol=192 g。

错因分析 忽视了随着反应的进行，浓硫酸变成了稀硫酸，所得气体为SO2与H2的混和气体。

正确解法 反应后溶液体积为1 L，c（H+）=0.2 mol/L，则n（H+）=0.2 mol/L×1 L=0.2 mol，故反应后溶液中剩余0.1 mol H2SO4。由于随着反应的进行，浓H2SO4变为稀H2SO4，则生成的气体为SO2与H2的混和气体。设生成SO2与H2的物质的量分别为n（SO2）和n（H2）。则

Mg+2H2SO4（浓）MgSO4+SO2↑+2H2O

2n（SO2）n（SO2）

Mg+H2SO4（稀）MgSO4+H2↑

n（H2）n（H2）

由题意得，

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

解方程组①②得，n（SO2）=0.6 mol，n（H2）=2.4 mol；

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

故答案为：43.2 g。

三、浓硝酸与金属反应的计算

例4 57.6 g铜粉跟适量的浓硝酸反应，铜粉完全反应，共收集到气体33.6 L（标准状况，不考虑反应2NO2

N2O4），则反应消耗的HNO3的物质的量可能是（ ）。

A.1.5 mol B.2.4 mol

C.3.3 mol D.3.6 mol

错解 因n（Cu）=57.6 g÷64 g/mol=0.9 mol，则由反应Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O可得，反应消耗的HNO3的物质的量n（HNO3）=4n（Cu）=4×0.9 mol=3.6 mol。故答案为D。

错因分析 忽视了随着反应的进行，浓硝酸变成了稀硝酸，铜既与浓硝酸反应又与稀硝酸反应。

正确解法 假设铜（为57.6 g÷64 g/mol=0.9 mol）全部与浓硝酸反应（收集到的气体为NO2），则由反应Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，可求得消耗的HNO3的物质的量为4×0.9 mol=3.6 mol；假设铜（为0.9 mol）全部与稀硝酸反应（收集到的气体为NO），则由反应3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，可求得消耗的HNO3的物质的量为83×0.9 mol=2.4 mol；而实际上铜既与浓HNO3反应又与稀HNO3反应（因随着反应的进行浓硝酸变为稀硝酸），则反应消耗的HNO3的物质的量介于2.4 mol与3.6 mol之间。故答案为C。