第二節(jié) 微三 硝酸與金屬反應的相關計算 【人教版高中化學 必修第二冊 】

微專題三硝酸與金屬反應的相關計算

1.思維模型

哈

利

力程

肋

股

各

地

式

板

互

的

相

種

量

關

系

2.計算方法(以Cu與硝酸反應為例)

(1)原子守恒法：反應前所有的N只存在于HNCh中，反應后含N的物質有HN03的還原產(chǎn)物

(假設有NO?、NO)和Cu(NCh)2,若HNCh過量，則過量HNCh中也含N,則有n(N)=n(NO2)

+〃(NO)+2n[Cu(NO3)2]+n(HNO3)?。

⑵得失電子守恒法：反應中失去電子的是參加反應的Cu,Cu一一CM+；得到電子的是

被還原的HNC)3(假設還原產(chǎn)物為NO2、NO),NO'+b-NCh、NOr+Se--*NO。根據(jù)得

失電子守恒，則有2〃(CU)=〃(NO2)+3〃(NO)。若將生成的氮的氧化物氣體與一定量的氧氣共

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，所以相當于銅失的電子最終由氧氣得到，則有2"(CU)=〃(O2)。

(3)電荷守恒法：在Cu與HNCh反應后的溶液中，若HNCh不過量，陽離子只有C/+,陰離

子只有NO“此類計算不考慮H?O電離出的極少量的H+、OH)；若HNO3過量，溶液中的

陽離子有CM+和H,陰離子只有NO晨則有①若HNCh不過量：?(NOD=2n(Cu2+)；②若

HNCh過量：n(NOn=2n(Cu2+)+ra(H+),

(4)離子方程式計算法：金屬與硫酸、硝酸的混合酸反應時，由于硝酸鹽中NO,在硫酸提供FT

的條件下能繼續(xù)與金屬反應，故此類題目應用離子方程式來計算3Cu+8H-+2NO*===3Cu2++

2NOt+4H2O?先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應的金屬或不或NO5進行相關計算，且要

符合電荷守恒。

3.常見的兩種計算

(1)硝酸與銅反應

濃硝酸與足量的銅反應，開始濃硝酸被還原為NO?,隨著反應的進行，濃硝酸變稀，稀硝酸

被還原為NO,向反應后的溶液中加稀硫酸，NOJ又被還原為NO。

(2)稀硝酸與鐵反應

Fe(少量)+4HNC)3(稀)=Fe(NO3)3+NOt+2H2O；

3Fe（過量）+8HNCh（?。?3Fe（NO3）2+2NOt+4H2O?

X產(chǎn)物為Fe(NCh)3；

n(Fe)

②"呼？W*產(chǎn)物為Fe(NC)3)2；

產(chǎn)物為Fe(NC)3)3和Fe(NO3)2?

\跟蹤訓練」

1.將3.2gCu跟30.0mL10.0mol?Lr的HN03充分反應，還原產(chǎn)物有NO和NO?，若反應后

溶液中有amolH+,則此時溶液中含NOs的物質的量為()

A.0.5。molB.(0.1+〃)mol

C.O.ltzmolD.lamol

答案B

解析根據(jù)溶液中的電荷守恒，n(NO?)=n(H+)+2n(Cu2+),n(Cu2+)=^_^^p^=0.05mol,

所以〃(NO])=〃mol+0.05molX2=(〃+0.1)molo

2.將14g銅銀合金與足量的硝酸反應，放出的氣體與標準狀況下體積為1.12L的Ch混合后

再通入水中，恰好全部吸收，則合金中銅的質量為()

A.4.8gB.3.2gC.6.4gD.10.8g

答案B

i1?I

解析分析整個過程，金屬失去的電子等于氧氣獲得的電子，標準狀況下，〃(。2)弓—

22.4L-mol

0.05mol,設Cu、Ag的物質的量分別為x、y,則根據(jù)質量列方程：xX64g-mol^+yX108g-mol-1

=14g,根據(jù)得失電子守恒列方程：2x+y=0.05molX4=0.2mol,解得x=0.05mol,y=0.1mol,

w(Cu)=0.05molX64gmo「=3.2go

3.將19.5g鋅粉與一定量的濃硝酸反應生成硝酸鹽、水及氣體，當鋅粉完全反應時收集到11.2L

NO、NO2混合氣(標準狀況下)，則所消耗硝酸的物質的量是()

A.1.2molB.l.lmol

C.0.9molD.0.8mol

答案B

解析鋅和濃硝酸反應生成NO2,而與稀硝酸反應時則生成NO,標準狀況下，〃(NO2)+〃(NO)

112L19.52

=”/[---尸7=0.5mol,即被還原的硝酸的物質的量為0.5mol,n(Zn)=-.........不7=0.3mol,

22.4Lmol165gmol1

則生成的H[Zn(NO3)2]=0.3mol,可知表現(xiàn)酸性的硝酸的物質的量為0.3molX2=0.6mol,則

參加反應的硝酸的物質的量為0.5mol+0.6mol=1.1mol。

4.銅和鎂的合金4.6g完全溶于足量的硝酸后，再加入過量的NaOH溶液，生成9.7g沉淀，

則合金與硝酸反應時，放出的氣體可能是（）

A.0.2molNO

B.0.2molNO2和0.05molN2O4

C.0.1molN2O

D.0.1molNO、0.1molNCh和01molN2O4

答案B

解析分析題意可知：M二JM"+9LM（OH）“，即金屬失去電子的物質的量=OFT的物質

?！?/p>

的量=HNCh得到電子的物質的量。OFT的物質的量為彳9彳7=—4甘6s=0.3mol,即可直接找出

17g-mol1

得到電子的物質的量為0.3mol的選項，應選B。

5.下列圖像是表示鐵跟一定量硝酸反應時，鐵和硝酸鐵之間物質的量（mol）的關系，其中正確

的是（）

答案B

6.某100mL混合液中,HNO3和H2s。4的物質的量濃度分別是0.4moHLr和0.1mol-L，向

該混合液中加入1.92g銅粉，加熱，待充分反應后，所得溶液中CM+的物質的量濃度（忽略

體積變化）為（）

A.0.15mol-L1B.0.225mol-L1

C.0.35mol-L1D.0.45mol-L-'

答案B

解析解答本題要從離子反應的角度來考慮，H2so4提供的H+可以和NO3■構成強氧化性環(huán)

境，繼續(xù)氧化銅單質。HNO3、H2sCU混合液中H卡總的物質的量為0.06mol,NO,的物質的

量為0.04mol,Cu的物質的量為0.03mol。

Cu與稀硝酸發(fā)生反應：

+2+

3Cu+8H+2NO?=3Cu+2NOt+4H2O

382

0.03mol0.06mol0.04mol

H+量不足，應根據(jù)H+的物質的量來計算。

+2+

3Cu+8H+2NO；=3Cu+2NOt+4H2O

83

0.06moln(Cu2+)

2+2+m-,

z?(Cu)=0.06molX-=0.0225mol,c(Cu)=nAT°=0.225mol-Lo

oU.1JL

7.將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產(chǎn)生標準狀況下的一氧化氮和

二氧化氮混合氣體共11.2L。請回答下列問題：

(1)產(chǎn)生一氧化氮的體積為L(標準狀況下)。

(2)待反應結束后，向溶液中加入VmLamoLL?的氫氧化鈉溶液，恰好使溶液中的CM+全部

轉化為沉淀，則原硝酸的濃度為molL-i(不必化簡)。

⑶欲使銅與硝酸反應生成的氣體在氫氧化鈉溶液中全部轉化為硝酸鈉，至少需要氧氣

_____molo

3

小gaVX10+0.5

答案(1)5.824(2)-------574-------(3)0255

解析⑴該過程發(fā)生兩個反應：3CU+8HNO3(#)=3CU(NO3)2+2NOt+4H2O,Cu+

4HNCh(濃)=Cu(NC)3)2+2