第五章 第二節(jié) 微專題三 硝酸與金屬反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算

1、微專題三硝酸與金屬反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算1.思維思維模型模型2.計(jì)算方法計(jì)算方法(以以Cu與硝酸反應(yīng)為例與硝酸反應(yīng)為例)(1)原子守恒法：反應(yīng)前所有的N只存在于HNO3中，反應(yīng)后含N的物質(zhì)有HNO3的還原產(chǎn)物(假設(shè)有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3過量，則過量HNO3中也含N，則有n(N)n(NO2)n(NO)2nCu(NO3)2n(HNO3)剩。(2)得失電子守恒法： 反應(yīng)中失去電子的是參加反應(yīng)的Cu， Cu2e Cu2；得到電子的是被還原的HNO3(假設(shè)還原產(chǎn)物為NO2、 NO)， 3e NO。根據(jù)得失電子守恒，則有2n(Cu)n(NO2)3n(NO)。若將生成的氮的氧化物氣體與一定量

2、的氧氣共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于開始反應(yīng)物為硝酸，中間生成了氮的氧化物，但最終又變回了硝酸，所以相當(dāng)于銅失的電子最終由氧氣得到，則有2n(Cu)n(O2)。(3)電荷守恒法：在Cu與HNO3反應(yīng)后的溶液中，若HNO3不過量，陽(yáng)離子只有Cu2，陰離子只有 (此類計(jì)算不考慮H2O電離出的極少量的H、OH)；若HNO3過量，溶液中的陽(yáng)離子有Cu2和H， 陰離子只有 。則有若HNO3不過量：n( )2n(Cu2)；若HNO3過量：n( )2n(Cu2)n(H)。3.常見的兩種計(jì)算常見的兩種計(jì)算(1)硝酸與銅反應(yīng)濃硝酸與足量的銅反應(yīng)，開始濃硝酸被還原為NO2，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸變稀，

3、稀硝酸被還原為NO，向反應(yīng)后的溶液中加稀硫酸， 又被還原為NO。(2)稀硝酸與鐵反應(yīng)Fe(少量)4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O；3Fe(過量)8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O。跟蹤訓(xùn)練1.將3.2 g Cu跟30.0 mL 10.0 molL1的HNO3充分反應(yīng)，還原產(chǎn)物有NO和NO2，若反應(yīng)后溶液中有a mol H，則此時(shí)溶液中含 的物質(zhì)的量為A.0.5a mol B.(0.1a) molC.0.1a mol D.2a mol1234567解析根據(jù)溶液中的電荷守恒，12345672.將14 g銅銀合金與足量的硝酸反應(yīng)，放出的氣體與標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12 L

4、的O2混合后再通入水中，恰好全部吸收，則合金中銅的質(zhì)量為A.4.8 g B.3.2 g C.6.4 g D.10.8 g1234567解析分析整個(gè)過程，金屬失去的電子等于氧氣獲得的電子，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，n(O2) 0.05 mol，設(shè)Cu、Ag的物質(zhì)的量分別為x、y，則根據(jù)質(zhì)量列方程：x64 gmol1y108 gmol114 g，根據(jù)得失電子守恒列方程：2xy0.05 mol40.2 mol，解得x0.05 mol，y0.1 mol，m(Cu)0.05 mol64 gmol13.2 g。12345673.將19.5 g鋅粉與一定量的濃硝酸反應(yīng)生成硝酸鹽、水及氣體，當(dāng)鋅粉完全反應(yīng)時(shí)收集到11.2

5、L NO、NO2混合氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則所消耗硝酸的物質(zhì)的量是A.1.2 mol B.1.1 molC.0.9 mol D.0.8 mol1234567解析鋅和濃硝酸反應(yīng)生成NO2，而與稀硝酸反應(yīng)時(shí)則生成NO，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，n(NO2)n(NO) 0.5 mol，即被還原的硝酸的物質(zhì)的量為0.5 mol，n(Zn) 0.3 mol，則生成的nZn(NO3)20.3 mol，可知表現(xiàn)酸性的硝酸的物質(zhì)的量為0.3 mol20.6 mol，則參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為0.5 mol0.6 mol1.1 mol。12345674.銅和鎂的合金4.6 g完全溶于足量的硝酸后，再加入過量的NaOH溶液，生成

6、9.7 g沉淀，則合金與硝酸反應(yīng)時(shí)，放出的氣體可能是A.0.2 mol NOB.0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4C.0.1 mol N2OD.0.1 mol NO、0.1 mol NO2和0.1 mol N2O4123456712345675.下列圖像是表示鐵跟一定量硝酸反應(yīng)時(shí)，鐵和硝酸鐵之間物質(zhì)的量(mol)的關(guān)系，其中正確的是12345676.某100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物質(zhì)的量濃度分別是0.4 molL1和0.1 molL1，向該混合液中加入1.92 g銅粉，加熱，待充分反應(yīng)后，所得溶液中Cu2的物質(zhì)的量濃度(忽略體積變化)為A.0.15 molL1

7、B.0.225 molL1C.0.35 molL1 D.0.45 molL11234567解析解答本題要從離子反應(yīng)的角度來(lái)考慮， H2SO4提供的H可以和 構(gòu)成強(qiáng)氧化性環(huán)境，繼續(xù)氧化銅單質(zhì)。HNO3、H2SO4混合液中H總的物質(zhì)的量為0.06 mol， 的物質(zhì)的量為0.04 mol，Cu的物質(zhì)的量為0.03 mol。Cu與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)：1234563 8 20.03 mol0.06 mol 0.04 molH量不足，應(yīng)根據(jù)H的物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算。7123456 8 30.06 moln(Cu2)77.將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的一氧化氮和二氧化

8、氮混合氣體共11.2 L。請(qǐng)回答下列問題：(1)產(chǎn)生一氧化氮的體積為_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。1234565.8247解析該過程發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O。設(shè)生成的NO和NO2的物質(zhì)的量分別為x、y，則xy0.5 mol,1.5x0.5y0.51 mol，解得x0.26 mol，y0.24 mol，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(NO)0.26 mol22.4 Lmol15.824 L。1234567(2)待反應(yīng)結(jié)束后，向溶液中加入V mL a molL1的氫氧化鈉溶液，恰好使溶液中的Cu2全部轉(zhuǎn)化為沉淀， 則原硝酸的濃度為_molL1(不必化簡(jiǎn))。1234567解析在反應(yīng)過程中，HNO3一部分表現(xiàn)酸性，另一部分表現(xiàn)氧化性。由溶液中的Cu2恰好全部轉(zhuǎn)化為沉淀，則表現(xiàn)酸性的HNO3的物質(zhì)的量為n(HNO3)n(NaOH)，表現(xiàn)氧化性的HNO3的物質(zhì)量為n(HNO3)n(NO)n(NO2)，故原硝酸中HNO3的物質(zhì)的量n(HNO3)n(NaOH)n(NO)n(NO2)(aV1030.5)mol，則c(HNO3) molL1。1234567(3)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在氫氧化鈉溶液中全部轉(zhuǎn)化為硝酸鈉，至少需要氧氣_mol。0