金屬與硝酸反應(yīng)有關(guān)計算的解題技巧

1、 金屬與硝酸反應(yīng)有關(guān)計算的解題技巧金屬與硝酸的反應(yīng)是一類典型的氧化還原反應(yīng)，其有關(guān)計算涉及知識面廣，對初學(xué)這部分內(nèi)容的同學(xué)來說難度較大。本文旨在總結(jié)其中的解題規(guī)律和技巧。一、指導(dǎo)思想1、由濃變稀的思想金屬與一定量的濃硝酸反應(yīng)時，由于隨著反應(yīng)過程中硝酸的不斷消耗、加上反應(yīng)生成的水不斷增加，硝酸的濃度逐漸降低。金屬與濃稀硝酸的反應(yīng)產(chǎn)物是不一樣的。所以一定要注意：當(dāng)題目中濃硝酸是定量或適量時，要考慮酸由濃變稀的問題。2、氮元素的守恒思想硝酸和不活潑金屬反應(yīng)一般生成硝酸鹽和氮氧化物，在此硝酸擔(dān)當(dāng)了兩個角色，一是酸二是氧化劑。如果分別知道了二者的物質(zhì)的量，也就知道了總消耗的硝酸的物質(zhì)的量。如：

2、3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO+4H2O反應(yīng)中，當(dāng)3mol銅和8mol硝酸反應(yīng)時，作為酸的硝酸的物質(zhì)的量6mol，即金屬的物質(zhì)的量與金屬的化合價的乘積（3mol×2），作為氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量2mol，即NO的物質(zhì)的量。2mol6mol8mol，就是硝酸的總物質(zhì)的量。特別提出的是：當(dāng)銅和濃硝酸反應(yīng)氣體產(chǎn)物是NO2時，同樣存在作為氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量等于氣體的物質(zhì)的量的定量關(guān)系。也就是說，當(dāng)硝酸由濃變稀得到NO和NO2的混合氣體產(chǎn)物時，也同樣存在上述1：1的定量關(guān)系。在這里體現(xiàn)了N元素守恒的思想。二、典例解析1、元素守恒法例1、38.4mg銅跟適量的濃硝酸反應(yīng)，銅全部

3、作用后，共收集到22.4mL氣體（STP），反應(yīng)消耗的硝酸的物質(zhì)的量可能是： A1.0×103mol   B1.6×103mol     C2.2×103mol    D2.4×103mol     解析：由題意知，濃硝酸是適量的，存在由濃變稀的問題。即氣體可能是NO和NO2的混合物。但這并不影響解題。由N元素守恒的思想可將硝酸一分為二：一是作為酸的硝酸的物質(zhì)的量金屬的物質(zhì)的量×金屬的化合價38.4/64&

4、#215;2×103mol       ；二是作為氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量22.4/22.4×103mol，二者之和為2.2×103mol，即反應(yīng)消耗的硝酸的物質(zhì)的量。2、電子守恒法例2、某金屬單質(zhì)跟一定濃度的硝酸反應(yīng),假定只產(chǎn)生單一的還原產(chǎn)物.當(dāng)參加反應(yīng)的單質(zhì)與被還原硝酸的物質(zhì)的量之比為2:1時,還原產(chǎn)物是（   ）    A NO2       B NO    &#

5、160;   CN2O      D N2解析：一般的講，常見的金屬的化合價由1、2、3三種情況。當(dāng)金屬和硝酸反應(yīng)時，二者得失電子數(shù)目一定相等。由題意知，金屬失電子數(shù)2×金屬的化合價，設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物中氮元素的化合價為x，則氮元素得電子數(shù)目1×（5x）。因此有：2×金屬的化合價1×（5x），分三種情況討論：當(dāng)金屬的化合價為1時，x3（無答案），當(dāng)金屬的化合價為2時，x1（答案C），當(dāng)金屬的化合價為3時，x-1（無意義）。3、極限法例3、鎂鐵混合物4.9g，溶解在過量的某濃度的

6、稀硝酸中，完全反應(yīng)后得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體2.24L(假設(shè)氣體全為NO) 。若向反應(yīng)后的溶液中加入足量的燒堿，則可生成沉淀的質(zhì)量是（   ）A. 6g        B. 8g          C. 10g        D. 12g解析：金屬完全溶解最終轉(zhuǎn)化為沉淀?？捎脴O限思想求出沉淀的取值范圍。第一步，假設(shè)金屬全部是Mg ,則

7、沉淀為Mg(OH)2，由MgMg(OH)2知：沉淀的質(zhì)量=mMg(OH)2=4.9g/24 g·mol1×58 g·mol111.8g。第二步，假設(shè)金屬全部是Fe, 同樣道理得到沉淀的質(zhì)量= mFe(OH)3= 4.9g/56 g·mol1×107 g·mol19.36g。即沉淀的取值范圍為：9.36g<m<11.8g，結(jié)合答案知m=10g。當(dāng)然此題也可用守恒法解決。過程如下：解法二：沉淀為Mg(OH)2和Fe(OH)3的混合物，可將沉淀分為兩部分：一是Mg2+ 、 Fe3+，二是OH。前者質(zhì)量和即金屬混合物的質(zhì)量，后者質(zhì)

8、量由以下二式：Mg(NO3)2Mg(OH)2 Fe(NO3)3Fe(OH)3 可以看出：OH是替代NO3而來，而Mg2+ 、 Fe3+結(jié)合NO3的物質(zhì)的量即金屬失電子的物質(zhì)的量，也就是N元素得電子的物質(zhì)的量。據(jù)題意知：N元素得電子的物質(zhì)的量nNO×（52）= 0.1mol×3=0.3mol ，故nOH-=ne-=0.3mol，則：mOH-=0.3mol×17g·mol1=5.1g 。所以沉淀的質(zhì)量m=4.9g+5.1g=10g。三、遷移運用1、鎂鐵混合物2.45g，溶解在一定量某濃度的稀硝酸中，完全反應(yīng)后得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1.12L(假設(shè)氣體全為NO)

9、。若向反應(yīng)后的溶液中加入足量的燒堿，則可生成沉淀的質(zhì)量是（    ）A.    3g      B. 4g       C. 5g       D. 6g2、m g鐵屑與含有n g HNO3的溶液恰好完全反應(yīng)。（1）、若mn =12.7，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為      

10、                          。（假設(shè)還原產(chǎn)物只有一種，且只生成一種鹽）（2）、若含n g HNO3的稀溶液，恰好使5.6 g 鐵粉完全溶解，有n/4 g HNO3被還原成NO（無其他還原產(chǎn)物）則n值不可能是（   ）A .   12.6    

11、 B . 16.8      C . 18.9     D . 25.2答案：1、C    2、（1）5Fe12HNO3=5Fe(NO3)2N26H2O （2）A（第1題解析：例3中硝酸過量決定了Fe只能被氧化為Fe3+。而遷移運用1中由于稀硝酸的量不確定，F(xiàn)e可能被氧化為Fe2+,也可能被氧化為Fe3+，此時因不知二者的比例難以確定沉淀的成分而無法求解。但用守恒法則避開了這個矛盾。沉淀的質(zhì)量金屬的質(zhì)量N元素得電子的物質(zhì)的量×OH的摩爾質(zhì)量2.45g0.05×3×17g5g。（第2題解析：參加反應(yīng)的Fe與HNO3的物質(zhì)的量之比為1/562.7/63=512，討論：若生成Fe(NO3)3，則5mol Fe能結(jié)合15 mol NO3，故HNO3不足，因此生成Fe(NO3)2，則生成鹽的HNO3為5mol×2=10 mol，故作氧化劑的HNO3為：12mol10mol=2 mol。設(shè)HNO3中氮元素降價，則5×2=2×，=5，還原產(chǎn)物應(yīng)為N2。反應(yīng)方程式：5Fe12HNO3=5