硝酸與金屬反應(yīng)計算題

1、硝酸與金屬反應(yīng)的計算一、從反應(yīng)的本質(zhì)看 :金屬與硝酸反應(yīng)的實質(zhì)是金屬與H+和 NO 3- 共同作用 .例如 :銅與稀硝酸反應(yīng)的實質(zhì)是 : 3Cu +8H + +2NO3- =3Cu 2+ +4H 2O +2NOFe2+ 與稀硝酸反應(yīng)的實質(zhì)是: 3Fe2+ + 4H + + NO 3- = 3Fe 3+ + 2H 2O + NO 例 1.銅粉放入稀硫酸溶液后,加熱后無明顯現(xiàn)象發(fā)生,當(dāng)加入下列一種物質(zhì)后 ,銅粉質(zhì)量減少 ,溶液呈藍(lán)色 ,同時有氣體產(chǎn)生 ,該物質(zhì)可能是 ( ) 。A. Fe(SO)3B. Na CO3C. KNO3D.FeSO2424解析 : 銅不能與稀硫酸反應(yīng),但稀硫酸提供H +

2、, 鹽提供 NO 3-， 構(gòu)成強(qiáng)氧化條件， 能溶解銅并產(chǎn)生氣體。答案選C。例 2.鐵銅混合物加入不足量的硝酸,反應(yīng)后 ,剩余金屬m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振蕩后 , 剩余金屬 m2 g, 則 m1 與 m2 的關(guān)系是 ( )。A. m 1 一定大于 m2 B. m1 一定等于 m2 C. m1 可能等于 m2 D. m 1 可能大于 m2解析 : 鐵銅混合物與不足量的硝酸反應(yīng)后生成硝酸鹽,即溶液中的鹽含有 NO 3-,再加稀硫酸提供 H +,發(fā)生氧化還原反應(yīng) ,會再溶解一部分金屬。答案選 A。例 3.已知 Fe2+ 可以水解 : Fe2+ +2H 2O Fe(OH) 2+2H +

3、 ，現(xiàn)向 Fe(NO 3) 2 溶液中加入足量的稀硫酸 ,則溶液的顏色 ( ) 。A. 淺綠色加深B.顏色變淺C.溶液變黃D. 無法判斷解析 : 原 Fe (NO 3) 2溶液中含有 NO 3-,再加入稀硫酸提供H+,發(fā)生氧化還原反應(yīng)， 3Fe2+ + 4H + +NO3- = 3Fe 3+ + 2H 2O + NO 溶液變黃 ,答案 選 C例 4.在 100 mL混合溶液中 , HNO3和HSO4的物質(zhì)的量濃度分別是0.4 mol/L, 0.1 mol/L2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)的量濃度是 ( )。A. 0.15B. 0.225C.

4、0.35D. 0.45解析 : 題中告訴了HNO 3 和 H2SO4的物質(zhì)的量濃度,可以求出 H+ 和 NO 3- 的物質(zhì)的量分別是0.06 mol, 0.04 mol, 0.03 mol Cu, 顯然要判斷過量 , NO 3- 和 Cu 過量 .按照 H + 的量代入離子方程式計算 .答案 選 B。二、從硝酸在反應(yīng)中的作用:參加反應(yīng)的硝酸一部分顯酸性,生成硝酸鹽,另一部分作氧化劑,一般轉(zhuǎn)化為氮的氧化物(NO 或 NO 2),根據(jù)氮元素守恒解題。例 5.將 25.6 mg Cu 與 1.4 ×10-3 mol 的濃硝酸恰好完全反應(yīng),反應(yīng)后收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為ml 。 (假

5、設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生 NO 或 NO 2)解析: 因為 1 mol Cu 參加反應(yīng)生成 Cu (NO 3)2 對應(yīng) 2 mol HNO 3 顯酸性 ,所以 25.6 mg Cu完全反應(yīng) ,必然有0.8 ×10-3 mol 的硝酸顯酸性 ,其余的硝酸中的氮全轉(zhuǎn)移到NO 或 NO2 中,即有 1mol HNO 3 作氧化劑就有1 mol 氮的氧化物 (NO 或 NO2 )。答案 13.44 mL. 。例 6.將 1.92 g 銅粉與一定量濃硝酸恰好完全反應(yīng),反應(yīng)后收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 1120 mL 。( 假設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生 NO 或 NO 2)則消耗硝酸的物質(zhì)的量為mol 。A.

6、0.12B. 0.11C.0.09D.0.08解析 : 因為 0.03 mol Cu參加反應(yīng)生成Cu(NO 3)2 對應(yīng) 0.06 mol HNO 3 顯酸性 ,0.05 mol氮的氧化物 (NO 或 NO2)對應(yīng) 0.05 mol HNO 3作氧化劑 ,所以共消耗硝酸 0.11 mol。 答案 選 B 。例 7.為測定某銅銀合金的成分,將 30 g 合金完全溶解于80 mol 、濃度為 13.5 mol/L的濃硝酸中,合金完全溶解后 ,收集到 6.72 L( 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 )的氣體(假設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生 NO 或 NO2),并測得溶液的 pH=0 ， 假設(shè)反應(yīng)后溶液的體積仍80 mL 。(1)被還

7、原的硝酸的物質(zhì)的量 . (2) 合金中各金屬成分 .解析 :(1)被還原的硝酸就是作氧化劑的硝酸,即生成的 1mol氮的氧化物就對應(yīng)1mol 被還原的硝酸 :所以 :n=6.72/22.4=0.3 mol(2)設(shè)合金中銅銀的物質(zhì)的量分別為x、 y 則顯酸性的硝酸的物質(zhì)的量為2x + y因為 PH=0 則反應(yīng)后溶液的氫離子濃度為164x+108y=30 2x+y+6.72/22.4=0.08 13.50.08× ×1( 氮元素守恒 )解得 x=0.3 y=0.1例 8.將 6.4 g Cu 與 80 mol/L 60 mL 的硝酸充分反應(yīng) ,銅完全溶解 ,反應(yīng)后溶液中的H+

8、的物質(zhì)的量為 a mol.(假設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生 NO 或 NO 2),此時溶液中所含NO 3-的物質(zhì)的量為mol 。A. 0.28 B. 0.31 C.a+0.2 D. a+0.4解析 : 6.4 g Cu 反應(yīng)后生成 0.1 mol Cu (NO323中的 NO3- 。即得答案C 。) ,再加上 HNO三、從得失電子守恒的角度 .一般情況下 :金屬失去的電子被 +5 價的氮得到 ,轉(zhuǎn)化為 NO或 NO 2 ,根據(jù)得失電子解題。例 9.在Cu 與稀硝酸反應(yīng)中,如果有 1 mol 硝酸被還原,則被氧化的銅的物質(zhì)的量為mol。A.3/8B.8/3C.3/2D.2/3解析 :設(shè)被氧化的銅的物質(zhì)的量為x

9、 mol. 則根據(jù)得失電子守恒有:1 ×(5-2)=2x ，答案 選C例 10.題見例 7 (3) 求生成的氣體的成分。解析 : (2) 已解出銅銀的物質(zhì)的量分別為0.3 、 0.1,則 NO 和NO 2 的物質(zhì)的量的關(guān)系式為：0.3 ×2+0.1 ×1=3n(NO)+n(NO 2) (得失電子守恒 )n(NO)+ n(NO 2)=6.72/22.4解得 n(NO)=0.2 n(NO 2)=0.1四、從反應(yīng)始態(tài)和最終狀態(tài)看。終態(tài)法的運用使許多復(fù)雜問題簡單化,在化學(xué)計算中具有非常重要的地位。例 11.銅鎂合金 4.6 g 完全溶于濃硝酸中,若反應(yīng)中硝酸被還原,只產(chǎn)生

10、 4480 mLNO2 氣體和336 mL N O氣體 (標(biāo)準(zhǔn)狀況下 ).反應(yīng)后的溶液中加足量NaOH 溶液 ,生成沉淀的質(zhì)量為g。24解析 : 反應(yīng)中銅鎂合金失去電子, 最終轉(zhuǎn)化為 Cu(OH) 2 和 Mg(OH) 2 沉淀 ,比較始態(tài)和終態(tài) ,固體增加的質(zhì)量為 OH -的質(zhì)量 ,而 OH -的物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量,再根據(jù)氣體計算轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量 :n=4480 mL /22400 mL mol· -1+(336 mL/22400 mLmol· -) ×2=0.23 mol 。所以沉淀的質(zhì)量為 : 4.6+0.2317=8×.51 g

11、例 12.1.92 g Cu 投入到一定量的濃硝酸中,銅完全溶解 ,生成的氣體的顏色越來越淺,共收集到672 mL 的氣體 (標(biāo)準(zhǔn)狀況下 ).將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中,通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的氧氣 ,恰好使氣體完全溶于水 ,則通入的氧氣的體積為mL 。A. 168B. 224C.336D. 504解析 :從反應(yīng)的始態(tài)和最終狀態(tài)看,銅在反應(yīng)中失去電子 ,氧氣在反應(yīng)中得電子 ,設(shè)通入的氧氣的體積為 x mL, 則 :(1.92/64) 2=(x/22400)×4 ×解得 :x=336 ，答案選 C。例 13.將 32.64 g 銅粉與 140 mL一定量濃硝酸恰好完全反應(yīng)

12、,銅完全溶解 ,反應(yīng)后收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L.( 假設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生NO 或 NO2)請回答 :(1)NO 的體積為mL ； NO2 的體積為mL 。(2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液中加入 v mL a mol/L 的 NaOH 溶液 ,恰好使溶液中的 Cu2+ 全部沉淀 ,則原硝酸的濃度為a mol/L(3) 欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在溶液中完全轉(zhuǎn)化為NaNO 3 ,至少需要30%的雙氧水g。解析 :(1)設(shè)反應(yīng)中產(chǎn)生NO 和 NO2 的體積分別為x、 y(據(jù)得失電子守恒有 )x+y=11.2 (x/22.4)3+(y/22×.4)1=(32×.

13、64/64) 2 ×解得 x=5.824 Ly=5.376 L(2)根據(jù)反應(yīng)后的溶液中只有一種溶質(zhì)NaNO 3 ,設(shè)原硝酸的物質(zhì)的量濃度為C（由氮元素守恒）則 0.14×C= 10-3×v×a + 11.2/22.4，得原硝酸的濃度為 : C= (10 -3 va+0.5)/0.14(3) 從反應(yīng)的始態(tài)和最終狀態(tài)看 , 銅在反應(yīng)中失去電子 ,雙氧水在反應(yīng)中得到電子 ,需要30%的雙氧水的質(zhì)量為m 則 ( 據(jù)得失電子守恒有):(32.64/64) 2=× (30%×m)/34 ×2 解得 :m=57.8 g五、 從極限的角度

14、.硝酸與鐵反應(yīng) ,隨用量的不同 ,產(chǎn)物可能是Fe(NO)2或 Fe(NO )這時可用極限法解。33 3如果產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物不單一,可能也要用極限法解。例 14.把 22.4 g 鐵完全溶解于某濃度的硝酸中,反應(yīng)只收集到0.3 mol NO 2 和 0.2 mol NO 。 下列說法正確的是 ()。A. 反應(yīng)后生成的鹽只有Fe(NO 3)3B. 反應(yīng)后生成的鹽只有 Fe(NO3 )2C.產(chǎn)物中 Fe(NO3 )2和 Fe(NO 3)3的物質(zhì)的量之比為 1:3D.產(chǎn)物中 Fe(NO 3)2 和 Fe(NO 3)3的物質(zhì)的量之比為3:1解析 :用極限法判斷:22.4g 鐵如完全轉(zhuǎn)化為Fe(NO 3)3

15、轉(zhuǎn)移 1.2mol電子 ; 如完全轉(zhuǎn)化為Fe(NO3)2轉(zhuǎn)移 0.8mol電子 ,反應(yīng)中實際轉(zhuǎn)移0.3 ×1+0.2 ×3=0.9mol電子 ,所以產(chǎn)物中既有Fe(NO)又有 Fe(NO )這 ,分別設(shè) Fe(NO)和 Fe(NO)的物質(zhì)的量分別x、 y，323 33233則 (據(jù)得失電子守恒有 ) : x+y=0.4 2×x+3 ×y=0.9 解之 :x=0.3 y=0.1 ， 答案 選 D。例 15. 0.03 mol 的銅完全溶于硝酸,產(chǎn)生氮的氧化物NO 、NO 2 、N 2O4， 混合氣體共 0.05 mol,該混合氣體的平均相對分子量可能是()。A.30B.46C.50D. 66解析 :假設(shè) 0.05 mol氣體全是 NO 則轉(zhuǎn)移 0.15 mol電子 ; 假設(shè) 0.05 mol 氣體全是 NO2 則轉(zhuǎn)0.05 mol 電子；假設(shè)0.05 mol 氣體全是 N O4則轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子，而實際 0.03 mol 的銅在2反應(yīng)中轉(zhuǎn)移 0.06 mol 的電子 ,因為0.06 介于 0.05和 0.15 之間； 0.05 和 0.1 之間；所以用極限法判斷組成可能有兩種極限。(1) 氣體為 NO 2 和 NO 的混合氣體 .解 :設(shè) NO 2 和 NO 的物質(zhì)的量分別為x、 y 則 (據(jù)得失電子守恒) :x+y=0.