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文檔簡介
1、金屬與硝酸反應(yīng)的計算金屬與硝酸反應(yīng)的計算1 1、原子守恒法、原子守恒法2 2、電子得失守恒法、電子得失守恒法 3、電荷守恒法、電荷守恒法4 4、利用離子方程式計算法、利用離子方程式計算法計算方法計算方法: :1 1、原子守恒法、原子守恒法 Cu + 4HNO3(濃濃) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O HNO3與金屬反應(yīng)時,一部分與金屬反應(yīng)時,一部分HNO3起酸的起酸的作用以作用以NO3-的形式存在于溶液中;一部分作的形式存在于溶液中;一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物,這兩部分中氮原為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物,這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HN
2、O3物質(zhì)的物質(zhì)的量。量。n(n(反應(yīng)的硝酸反應(yīng)的硝酸)=n()=n(被還原的硝酸被還原的硝酸)+ n()+ n(未被還原的硝酸未被還原的硝酸) ) = n( = n(被反應(yīng)的硝酸被反應(yīng)的硝酸)+2n(Cu)+2n(Cu2+2+) )例例.25.6mgCu.25.6mgCu跟含有跟含有1.41.41010-3 -3 molmol的硝酸的硝酸恰好完全反恰好完全反應(yīng)應(yīng), ,反應(yīng)完畢后收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為反應(yīng)完畢后收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 A A7.84 mL B7.84 mL B13.44 mL ( )13.44 mL ( ) C C15.68 mL D15.68 mL D17.
3、92 mL17.92 mLB B解析:解析:擴(kuò)放數(shù)據(jù)擴(kuò)放數(shù)據(jù), ,簡化計算簡化計算n(Cu)=0.4mol,n(Cu)=0.4mol,生成生成0.4molCu(NO0.4molCu(NO3 3) )2 2, ,故生成故生成氣體為氣體為1.4mol-0.4mol1.4mol-0.4mol2=0.6mol2=0.6mol,氣體體積為,氣體體積為0.60.622.4=13.44L22.4=13.44L。2 2、電子得失守恒法、電子得失守恒法 HNOHNO3 3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),HNOHNO3 3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬電子的物中氮原子得電子的物質(zhì)的量
4、等于金屬電子的物質(zhì)的量。質(zhì)的量。例例. .某二價金屬與硝酸反應(yīng)時,金屬與硝酸所消某二價金屬與硝酸反應(yīng)時,金屬與硝酸所消耗的物質(zhì)的量之比為耗的物質(zhì)的量之比為2:52:5,則,則HNOHNO3 3的還原產(chǎn)物的還原產(chǎn)物是是 ( ) A.NHA.NH4 4NONO3 3 B.NB.N2 2O C.NO D.NOO C.NO D.NO2 2ABAB解析解析: :若二價金屬若二價金屬(M)(M)為為2mol,2mol,生成生成2molM(NO2molM(NO3 3) )2 2, ,未被未被還原的硝酸還原的硝酸4mol,4mol,被還原的硝酸被還原的硝酸1mol,1mol,根據(jù)得失電子數(shù)根據(jù)得失電子數(shù)相等相
5、等,HNO,HNO3 3中中N N元素被還原成元素被還原成+1+1價價, ,應(yīng)為應(yīng)為N N2 2O;NHO;NH4 4NONO3 3中中N N元素的平均化合價為元素的平均化合價為+1+1價。答案價。答案ABAB。 HNOHNO3 3過量時反應(yīng)后溶液中(不考慮過量時反應(yīng)后溶液中(不考慮OHOH- -)則有:)則有:c c(NO(NO3 3- - )=)=c c(H(H+ +)+)+ncnc(M(Mn n+ +)(M)(Mn n+ +代表金屬離子代表金屬離子) )。3 3、電荷守恒法、電荷守恒法例例.3.2 g銅與過量硝酸反應(yīng),硝酸被還原為銅與過量硝酸反應(yīng),硝酸被還原為NO2和和NO。反應(yīng)后溶液中
6、含。反應(yīng)后溶液中含H+ a mol,則此時溶液中則此時溶液中含含NO3-的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為_mol。解析解析: : 反應(yīng)后的溶液中溶質(zhì)是反應(yīng)后的溶液中溶質(zhì)是:Cu(NO:Cu(NO3 3) )2 2和和HNOHNO3 3。n(NOn(NO3 3- -)=2n(Cu)+n(H)=2n(Cu)+n(H+ +)=2)=20.05+a=(0.1+a)mol0.05+a=(0.1+a)mol(a+0.1)(a+0.1)4 4、利用離子方程式計算法、利用離子方程式計算法 金屬與金屬與H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3的混合酸反應(yīng)時,由于硝的混合酸反應(yīng)時,由于硝酸鹽中酸鹽中NO NO 3
7、3- - 在在H H2 2SOSO4 4提供提供H H+ +的條件下能繼續(xù)與金屬的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng),因此此類題目應(yīng)用離子方程式來計算,先作反應(yīng),因此此類題目應(yīng)用離子方程式來計算,先作過量判斷過量判斷, ,然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H H+ +或或NONO3 3- -進(jìn)行進(jìn)行相關(guān)計算,且溶液中要符合電荷守恒。相關(guān)計算,且溶液中要符合電荷守恒。例例. 1L. 1L稀硝酸和稀硫酸的混合液,其物質(zhì)的量濃度稀硝酸和稀硫酸的混合液,其物質(zhì)的量濃度分別為分別為0.1mol/L0.1mol/L和和0.4mol/L0.4mol/L。若向該混合液中加入足。若向該混合液中加入足量的銅粉,
8、則最多能溶解銅粉的質(zhì)量為量的銅粉,則最多能溶解銅粉的質(zhì)量為 ( ) ( ) A.2.4g B.3.2gA.2.4g B.3.2g C. 6.4g D.9.6g C. 6.4g D.9.6g 解析解析: :n(Hn(H+ +)=0.1+0.8=0.9(mol)=0.1+0.8=0.9(mol) n(NO n(NO3 3- -)=0.1mol)=0.1mol 3Cu + 8H 3Cu + 8H+ + + 2NO+ 2NO3 3- -=3Cu=3Cu2+2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O 3mol 8mol 2mol 3mol 8mol 2mol 0.9mol 0.1mol 0.9mol 0
9、.1mol NO NO3 3- -不足不足, ,溶解溶解n(Cu)=0.15mol;m(Cu)=9.6(g)n(Cu)=0.15mol;m(Cu)=9.6(g)B B1、金屬與、金屬與HNO3反應(yīng)的計算反應(yīng)的計算2、合金與、合金與HNO3反應(yīng)的計算反應(yīng)的計算5、金屬與、金屬與HNO3反應(yīng)后,再加反應(yīng)后,再加NaOH使金屬離使金屬離子沉淀的計算子沉淀的計算4、金屬與、金屬與HNO3反應(yīng),產(chǎn)生的氣體又被反應(yīng),產(chǎn)生的氣體又被O2氧化氧化成成HNO3的計算的計算3、金屬與、金屬與HNO3、H2SO4混酸反應(yīng)的計算混酸反應(yīng)的計算相關(guān)題型相關(guān)題型1 1、金屬與、金屬與HNOHNO3 3反應(yīng)的計算反應(yīng)的計算
10、例例. .把把7.2g7.2g鐵粉投入鐵粉投入40mL40mL某某HNOHNO3 3溶液中溶液中, ,充分反應(yīng)后剩余固體充分反應(yīng)后剩余固體1.6g,1.6g,產(chǎn)生產(chǎn)生NONO2 2和和NONO的混合氣體的混合氣體0.08mol0.08mol。若不考慮。若不考慮N N2 2O O4 4的存在的存在, ,則則原原HNOHNO3 3溶液的物質(zhì)的量濃度為溶液的物質(zhì)的量濃度為 ( )( )A.3.5mol/L B.4.5mol/L C.7.0mol/L D.9.0mol/L A.3.5mol/L B.4.5mol/L C.7.0mol/L D.9.0mol/L 3 3Fe+Fe+8 8HNOHNO3 3
11、( (稀稀) )= =3 3Fe(NOFe(NO3 3) )2 2+ +2 2NO+NO+4 4H H2 2O O (Fe(Fe多多) )Fe+Fe+4 4HNOHNO3 3( (稀稀) ) = Fe(NO= Fe(NO3 3) )3 3 +NO+NO+2 2H H2 2O O (Fe(Fe少少) )解析:解析:鐵剩余說明應(yīng)按第一個方程式進(jìn)行計算,反應(yīng)所消耗的鐵剩余說明應(yīng)按第一個方程式進(jìn)行計算,反應(yīng)所消耗的鐵的物質(zhì)的量為鐵的物質(zhì)的量為0.1moln(n(反應(yīng)的硝酸反應(yīng)的硝酸)=n()=n(被還原的硝酸被還原的硝酸)+ n()+ n(未被還原的硝酸未被還原的硝酸) ) = n( = n(被反應(yīng)的
12、硝酸被反應(yīng)的硝酸)+2n(Fe )+2n(Fe 2+2+) ) =0.08mol+0.2mol =0.28mol =0.08mol+0.2mol =0.28mol C C(HNO3HNO3) = 0.28mol/0.4L = 7.0mol/L = 0.28mol/0.4L = 7.0mol/L C C2 2、合金與、合金與HNOHNO3 3反應(yīng)的計算反應(yīng)的計算(2009啟東模擬啟東模擬)某高三研究性學(xué)習(xí)小組為了某高三研究性學(xué)習(xí)小組為了測定某銅銀合金的成分,將測定某銅銀合金的成分,將30.0g該合金溶于該合金溶于80mL13.5mol/L的濃的濃HNO3中,待合金完全中,待合金完全溶解后,收集到
13、氣體溶解后,收集到氣體6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)狀況),并測,并測得溶液的得溶液的c(H)1mol/L,假設(shè)反應(yīng)后溶液,假設(shè)反應(yīng)后溶液的體積仍為的體積仍為80mL,試計算:,試計算:(1)被還原的硝酸的物質(zhì)的量;被還原的硝酸的物質(zhì)的量;(2)合金中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。合金中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。解析:解析: 反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體為反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體為NONO和和NONO2 2的混合氣體,的混合氣體,n n(混)(混)=0.3mol=0.3mol,即被還原的硝的物質(zhì)的量為,即被還原的硝的物質(zhì)的量為0.3mol.0.3mol. 已知已知n n(HNO(HNO3 3) )剩剩0.08mol0.08mol、 n n(HNO
14、(HNO3 3) )還原還原0.3mol0.3mol,得,得硝酸銀和硝酸銅中所含硝酸銀和硝酸銅中所含NONO3 3- -的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為0.7mol0.7mol,設(shè)合,設(shè)合金所含銅的物質(zhì)的量為金所含銅的物質(zhì)的量為x x,銀的物質(zhì)的量為,銀的物質(zhì)的量為y y,根據(jù)得失,根據(jù)得失電子守恒和氮原子守恒,列方程組如下電子守恒和氮原子守恒,列方程組如下64x+108y=30.02x+y=0.7X=0.3Y=0.1進(jìn)而求得合金中銀進(jìn)而求得合金中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.0%36.0%三、金屬與三、金屬與HNO3、H2SO4混酸反應(yīng)的計算混酸反應(yīng)的計算15.15.有一含有一含0.04molH0
15、.04molH2 2SOSO4 4、0.04molHNO0.04molHNO3 3的混合稀溶液,的混合稀溶液,加入加入足量足量的銅粉,加熱充分反應(yīng),最終可產(chǎn)生氣體的銅粉,加熱充分反應(yīng),最終可產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量是的物質(zhì)的量是 ( )A.0.01 mol B.0.03 molA.0.01 mol B.0.03 molC.0.04 mol D.0.01-0.03 molC.0.04 mol D.0.01-0.03 mol解析解析: :n(Hn(H+ +)=0.08+0.04=0.12(mol)=0.08+0.04=0.12(mol) n(NO n(NO3 3)=0.04mol)=0.04mol 3C
16、u + 8H 3Cu + 8H+ + + 2NO+ 2NO3 3+ +=Cu=Cu2+2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O 3mol 8mol 2mol 3mol 8mol 2mol 0.12mol 0.04mol 0.12mol 0.04mol H H+ +不足不足,n(NO)=0.12/4=0.03mol,n(NO)=0.12/4=0.03mol 例例3 3 1.92 g1.92 g銅投入一定量濃銅投入一定量濃HNOHNO3 3中,銅中,銅完全溶解,生成氣體顏色越來越淺,共收完全溶解,生成氣體顏色越來越淺,共收集到集到672672氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),將盛有此氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),將盛有此氣
17、體的容器倒扣在水中,通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的容器倒扣在水中,通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的一定體積的2 2 ,恰好使氣體完全溶于水,恰好使氣體完全溶于水中,則通入中,則通入2 2的體積(的體積( ) A.504 A.504 B.336 B.336 C.224 C.224 D.168D.168B四、金屬與四、金屬與HNO3反應(yīng),產(chǎn)生的氣體又被反應(yīng),產(chǎn)生的氣體又被O2氧化成氧化成HNO3的計算的計算解析:解析:反應(yīng)過程為銅與硝酸反應(yīng)失電子,硝酸得電子被反應(yīng)過程為銅與硝酸反應(yīng)失電子,硝酸得電子被還原為還原為NO、NO2,接著,接著NO、NO2與氧氣和水反與氧氣和水反應(yīng)重新生成硝酸,在生成硝酸的這個反應(yīng)里應(yīng)重新
18、生成硝酸,在生成硝酸的這個反應(yīng)里NO、NO2失電子,氧氣得電子,由電子守恒得銅在反失電子,氧氣得電子,由電子守恒得銅在反應(yīng)中失電子數(shù)等于氧氣得電子數(shù)。應(yīng)中失電子數(shù)等于氧氣得電子數(shù)。 即即(1.92/64)*2=n(O2)*4求得求得n(O2)=0.015mol V(O2)=336ml五、金屬與五、金屬與HNO3反應(yīng)后,再加反應(yīng)后,再加NaOH使使金屬離子沉淀的計算金屬離子沉淀的計算例例.(2000.(2000年上海市年上海市) )銅和鎂的合金銅和鎂的合金4.6g4.6g完全完全溶于溶于濃硝酸,若反應(yīng)中硝酸被還原只產(chǎn)生濃硝酸,若反應(yīng)中硝酸被還原只產(chǎn)生4480 mL4480 mL的的NONO2 2
19、氣氣體和體和336 mL336 mL的的N N2 2O O4 4氣體(氣體的體積已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀氣體(氣體的體積已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀況),在反應(yīng)后的溶液中,加入足量的氫氧化鈉溶況),在反應(yīng)后的溶液中,加入足量的氫氧化鈉溶液,生成沉淀的質(zhì)量為液,生成沉淀的質(zhì)量為 ( )( )A. 9.02g B. 8.51g C. 8.26g D. 7.04gA. 9.02g B. 8.51g C. 8.26g D. 7.04g解析解析: :沉淀的質(zhì)量為金屬沉淀的質(zhì)量為金屬CuCu、MgMg的質(zhì)量加上的質(zhì)量加上OHOH- -的質(zhì)量:的質(zhì)量: 由電子守恒知由電子守恒知: Cu: Cu、MgMg的物質(zhì)的量之和為的物質(zhì)的量之和為 n(Cu,Mg)n(Cu,Mg)2=4.48L/22.4L/m
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