守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题.doc

守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题一. 原子守恒法例1.38.4gCu与适量浓反应，当铜全部作用后，共收集到标准状况下的气体22.4L（不考虑转化为），反应消耗的硝酸的物质的量可能是（ ）A.B.C.D.解析：在Cu与的反应中，起氧化剂和酸两种作用。因收集到的气体可能是和的混合气体，由N原子守恒知：所以有：答案为C。二. 电子守恒法例2. 铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应后硝酸被还原只产生的气体和的气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为（ ）A. 9.02g B. 8.51gC. 8.26g D. 7.04g解析：分析题意可知，最后生成的沉淀为与的混合物，其质量等于合金的质量与所结合的的质量之和。又铜、镁与硝酸反应生成+2价的阳离子，由电子守恒得。代入有关数据可得，所以结合的的物质的量为，故。答案为B。例3. 14g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与（标准状况）混合，通入水中，恰好被全部吸收，则合金中铜的质量为（ ）A. 1.4g B. 2.4gC. 3.2g D. 6.4g解析：因硝酸的浓度未知，故根据方程式计算有困难。分析反应的整个流程知，失电子数等于转化为氮的氧化物的过程中得到的电子数，氮的氧化物失电子数等于得到的电子数，故失电子总数等于得到的电子数。设，根据质量守恒和电子得失守恒可列式：解得：所以答案为C。三. 电荷守恒法例4. 3.2g铜与过量的浓硝酸（）充分反应，硝酸的还原产物有NO和，反应后溶液中的，则此时溶液中所含物质的量为（ ）A.B.C.D.解析：本题用常规法较繁。分析题意知：反应后的溶液中含有的离子有：，应用电荷守恒：即所以答案为B。 金属与硝酸反应的过程中，金属失去的电子数一定等于硝酸还原为氮的氧化物时获得的电子数。灵活运用这一电子守恒法，往往能使复杂问题简单化，对于快速、准确地解决这一类题型有很大帮助。 例1 足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68LO2（标准状况）混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5molL-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（ ） A60mL B45mL C30mL D15mL 解析：本题包含三个反应过程：Cu+HNO3Cu2+混合气体(NO2、N2O4、NO)；混合气体(NO2、N2O4、NO)+O2+H2OHNO3；Cu2+2OH-Cu(OH)2。根据电子守恒，在反应中Cu失去电子的物质的量与反应中O2获得电子的物质的量相等，即2n(Cu2+)4n(O2)，得：n(Cu2+)2n(O2)20.15mol。由反应可知，n(NaOH)2n(Cu2+)0.3mol，所以NaOH溶液的体积为：0.06L60mL。故答案应为A。 例2 将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答： NO的体积为 L，NO2的体积为 L。 待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmL a molL-1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为 molL-1。 欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水 g 。 解析：设混合气体中NO和NO2的物质的量分别为xmol和ymol，则x+y0.5，由于反应过程中电子守恒（得失电子相等），故3x+y2，解、组成的方程组得：x0.26，y0.24。则NO的体积为：0.26mol22.4 Lmol-15.8L，NO2的体积为：11.2L5.8L5.4L。 根据氮原子守恒可知，n(HNO3)n(NaNO3)+n(NO)+n(NO2)n(NaOH)+0.5mol(aV10-3+0.5)mol，则原硝酸溶液的浓度为：molL-1。 由反应过程中电子转移守恒可知，NO和NO2全部变成NaNO3所失去的电子数等于Cu与HNO3反应所失去的电子数，即n(e-)2mol1.02mol，故n(H2O2)0.51mol，因此，需要30%的双氧水的质量为：57.8g。 巩固练习：（2002上海）0.03mol铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物(NO、NO2、N2O4)混合气体共0.05mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是（ ） A30 B46 C50