有關(guān)銅鎂合金的典型計(jì)算題賞析

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一、計(jì)算合金的質(zhì)量

例1wg銅鎂合金完全溶于一定濃度的濃HNO3中，反應(yīng)中HNO3被還原，只產(chǎn)生17.92LNO2和1.344LN2O4（均已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況），在反應(yīng)后的溶液中參與足量的燒堿溶液，生成34.04g沉淀。則w的數(shù)值為（

）。

A.16.28B.18.00C.18.40D.18.88

解析由題意可知，n（NO2）=17.92L÷22.4L·mol-1=0.8mol，n（N2O4）=1.344L÷22.4L·mol-1=0.06mol;因HNO3+e-→NO2，2HNO3+2e-→N2O4，則HNO3生成NO2和N2O4得到電子的物質(zhì)的量為0.8mol×1+0.06mol×2=0.92mol;根據(jù)氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)守恒原則可知，金屬失去電子的物質(zhì)的量為0.92mol;根據(jù)電荷守恒原則可知，Cu2+和Mg2+生成沉淀需結(jié)合OH-的物質(zhì)的量為0.92mol;根據(jù)質(zhì)量守恒原則可知，生成沉淀的質(zhì)量等于銅鎂合金的質(zhì)量與OH-的質(zhì)量之和，即wg+0.92mol×17g·mol-1=34.04g，解得w=18.40。答案為C。

二、計(jì)算生成沉淀的質(zhì)量

例2將銅鎂合金ag投入到一定量的稀HNO3中，二者恰好反應(yīng)完全，合金完全溶解并收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的NO1.792L，然后向反應(yīng)液中參與3mol·L-1NaOH溶液80mL，金屬陽(yáng)離子恰好完全生成沉淀，則得到沉淀的質(zhì)量為（

）。

A.（a+4.56）g

B.（a+4.08）g

C.（a+6.64）g

D.（a+8.68）g

解析根據(jù)質(zhì)量守恒原則可知，當(dāng)金屬陽(yáng)離子恰好完全生成沉淀時(shí)，生成沉淀的質(zhì)量m（沉淀）=m（金屬）+m（OH-）;而OH-的物質(zhì)的量n（OH-）=3mol·L-1×0.08L=0.24mol，m（OH-）=0.24mol×17g·mol-1=4.08g;則m（沉淀）=ag+4.08g=（a+4.08）g。答案為B。

三、計(jì)算生成還原產(chǎn)物的體積

例3將8.00g銅鎂合金投入某HNO3中，銅鎂合金恰好完全溶解，生成NO和NO2混合氣體，向所得溶液中參與6mol·L-1NaOH溶液100mL時(shí)，金屬陽(yáng)離子恰好完全生成沉淀，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成的氣體的體積可能為（

）。

A.3.36LB.4.48LC.8.96L

D.13.44L

解析因金屬失去的電子數(shù)等于金屬陽(yáng)離子所帶的正電荷數(shù)，等于金屬陽(yáng)離子生成沉淀結(jié)合OH-的數(shù)目，則金屬失去電子的物質(zhì)的量為6mol·L-1×0.1L=0.6mol;因HNO3+3e-→NO，HNO3+e-→NO2，根據(jù)得失電子守恒原子可知，硝酸生成NO和NO2混合氣體得到電子的物質(zhì)的量為0.6mol;若全部生成NO，則生成0.2molNO，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L;若全部生成NO2，則生成0.6molNO2，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為13.44L;而實(shí)際上生成NO和NO2混合氣體，則其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積在4.48L～13.44L之間。答案為C項(xiàng)。

四、通過計(jì)算確定還原產(chǎn)物的成分

例4將22.4g的Cu-Mg合金投入足量的某HNO3中，合金完全溶解，生成的氣體R全部逸出，然后向反應(yīng)后所得溶液中參與足量的氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生42.8g沉淀，則所得氣體R的成分可能是（

）。

A.n（NO2）=0.6mol和n（NO）=0.6mol

B.n（NO2）=0.6mol和n（N2O4）=0.2mol

C.n（NO2）=0.4mol、n（NO）=0.2mol和n（N2O4）=0.1mol

D.n（NO）=1.2mol

解析反應(yīng)中，Cu→Cu2+→Cu（OH）2，Mg→Mg2+→Mg（OH）2，由此可知固體增加的質(zhì)量為OH-的質(zhì)量，則Cu2+和Mg2+生成沉淀結(jié)合OH-的物質(zhì)的量為n（OH-）=（42.8g-22.4g）÷17g·mol-1=1.2mol;從而可知，Cu和Mg失去電子的物質(zhì)的量為1.2mol;因HNO3+e-→NO2，HNO3+3e-→NO，2HNO3+2e-→N2O4;對(duì)于A項(xiàng)，HNO3得到電子的物質(zhì)的量為0.6mol+0.6mol×3=2.4mol≠1.2mol，A項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于B項(xiàng)，HNO3得到電子的物質(zhì)的量為0.6mol+0.1mol×2=0.8mol≠1.2mol，B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于C項(xiàng)，HNO3得到電子的物質(zhì)的量為0.4mol+0.2mol×3+0.1mol×2=1.2mol，C項(xiàng)正確;對(duì)于D項(xiàng)，HNO3得到電子的物質(zhì)的量為1.2mol×3=3.6mol≠1.2mol，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案為C。

五、有關(guān)綜合計(jì)算

例5將一定量的Cu-Mg合金參與稀HNO3中，二者恰好完全反應(yīng)，假設(shè)反應(yīng)過程中還原產(chǎn)物只有NO，在反應(yīng)后的溶液中參與3mol·L-1氫氧化鈉溶液至沉淀完全，已知生成沉淀的質(zhì)量比原合金的質(zhì)量多5.1g，則以下表達(dá)中正確的是（

）。

A.參與Cu-Mg合金的質(zhì)量可能為9.6g

B.沉淀完全時(shí)消耗氫氧化鈉溶液的體積為150mL

C.加入反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為0.4mol

D.溶解合金時(shí)產(chǎn)生NO氣體的體積為0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

解析生成沉淀的質(zhì)量比原合金的質(zhì)量增加5.1g，則金屬離子生成沉淀消耗OH-的質(zhì)量為5.1g，即消耗OH-的物質(zhì)的量為5.1g÷17g·mol-1=0.3mol;因金屬離子結(jié)合OH-的物質(zhì)的量與反應(yīng)中金屬失去電子的物質(zhì)的量相等，則金屬失去電子的物質(zhì)的量為0.3mol;因HNO3+3e-→NO↑，根據(jù)得失電子守恒原則可知，HNO3得到電子的物質(zhì)的量為0.3mol，則生成NO的物質(zhì)的量為0.1mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L，D項(xiàng)錯(cuò)誤。因金屬失去電子的物質(zhì)的量為0.3mol，則金屬離子帶0.3mol正電荷，根據(jù)電荷守恒原則可知，金屬離子與0.3molNO-3結(jié)合生成硝酸鹽;根據(jù)氮原子的物質(zhì)的量守恒原則可知，加入反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為0.3mol+0.1mol=0.4mol，C項(xiàng)正確。因沉淀完全時(shí)消耗0.3molNaOH，則消耗NaOH溶液的體積為0.3mol÷3mol·L-1=0.1L=100mL，B項(xiàng)錯(cuò)誤。因鎂、銅失去電子均生成正二價(jià)金屬離子，而鎂、銅共失去0.3mol電子，則鎂、銅的物質(zhì)的量為0.15mol，若全是鎂，其質(zhì)量為0.15mol×24g·mol-1=3.6g;若全是銅，其質(zhì)量為0.15mol×64g·mol-1=9.6g;而事實(shí)上是