解题方法——铜与硝酸反应的相关的计算综述

解题方法 铜与硝酸 反应的相关的计算 铜与硝酸的反应体现了硝酸的强氧化性与酸性 浓硝酸在反应过程中逐渐变稀 造 成产物出现了多样性 利用计算题的形式可以从不同角度考察学生对该反应的 理解程度 1 考察求解混合气体的平均分子量考察求解混合气体的平均分子量 利用极端值法求解利用极端值法求解 例 1 0 03molCu 完全溶于硝酸 产生氮的氧化物 NO NO2 N2O4 混合气体的平 均分子量可能是 A 30 B 46 C 50 D 66 解析 设 NO NO2 N2O4的物质的量分别为 x 各产生 NO NO2 N2O4分别得到 3mol 1mol 和 2mol x y z 0 05mo 3x y 2z 0 06 此方程属于不定方程 难以讨论 可以采用极端值法极端值法求解 假设混合气体由二种气 体组成 若由 NO 与 NO2组成 z 0 解上述方程组得 x 0 005mol y 0 045mol 则 M 0 005 30 0 045 46 0 05 44 4g mol 同理若混合气体有 NO2 N2O4组成 则 x 0 解方程组得 y 0 04mol z 0 01mol 求得混合气体的平均摩尔质量为 M 0 04 46 0 01 92 0 05 55 2g mol 实际上混合气体由 NO NO2 N2O4 三种气体组成 故混合气体的平均分子量应 在 44 4 与 55 2 之间 因此选 B C 该题是 2002 年上海高考试题 考察了考生处理三种组分混合物平均分子量的思 维方法 2 考察对硝酸在反应中所起作用的理解考察对硝酸在反应中所起作用的理解 利用关系式法求解利用关系式法求解 例 2 1 92gCu 粉与一定量的浓硝酸反应 当铜粉完全反应时收集到气体 1 12L 标 况 则所消耗硝酸的物质的量是 A 0 12mol B 0 11mol C 0 09mol D 0 08mol 解析 铜的物质的量 1 92g 64g mol 0 03mol 气体 NO NO2 的物质的量为 1 12L 22 4L mol 0 05mol 在硝酸与铜的反应中 一部分硝酸生成了硝酸铜 另 一部分硝酸转化为 NOx NO NO2 关系式如下 Cu Cu NO3 2 2HNO3 HNO3 NOx NO NO2 由上述 关系式可知 所消耗硝酸的物质的量 2n Cu n NOx 2 0 03 mol 0 05mol 0 11mol 3 考察对考察对 NO3 减少与减少与 H 下降关系的理解下降关系的理解 利用守恒关系列方程求解利用守恒关系列方程求解 例 3 76 8mgCu 与足量浓硝酸反应 铜作用完全后 如果 NO3 减少 2 10 3mol 则溶 液中 H 同时下降 A 2 2 10 3mol B 3 2 10 3mol C 4 4 10 3mol D 4 8 10 3mol 解析 H 反应后生成 H2O H2O 中的 O 来自 HNO3转化为 NOx后减少的 O 故有下 列关系 NO3 减少 NO2 e 2H NO3 减少 NO 3e 4H 因此 n H 2n NO2 4n NO 这样只要求出 NO2 与 NO 的物质的量即可求出减少的 H 物质的量 设生成 NO2 NO 的物质的量分别为 x y 则 由 N 守恒 x y 2 10 3mol 由得失电子守恒 x 3y 2 76 8 10 3g 64g mol 解 方程组得 x 1 8 10 3 mol y 0 2 10 3mol n H 2 1 8 10 3 mol 4 0 2 10 3mol 4 4 10 3mol 选 C 4 考察对铜与硝酸反应实质的理解考察对铜与硝酸反应实质的理解 利用离子方程式判断过量求解利用离子方程式判断过量求解 例 4 有硫酸与硝酸的混合液 取出其中 10ml 加入足量的 BaCl2溶液 将生成的沉 淀过滤洗涤 干燥称得质量为 9 32g 另取这种溶液 10ml 与 4mol L 的 NaOH 溶液 25ml 恰好中和 求 混合液中 H2SO4与 HNO3的物质的量浓度是多少 另取 10ml 的混合液与 0 96g 铜粉共热时 有多少 ml 气体产生 解析 由题意知硫酸钡的物质的量 n BaSO4 n H2SO4 9 32g 233g moL 0 04mol 溶液中的 H 与 NaOH 反应 n NaOH n H 0 025L 4mol L 0 1mol n HNO3 0 1mol 2 n H2SO4 0 02mol c H2SO4 4mol L c HNO3 2moL L 2 溶液中的 n H 0 04 2 0 02 0 10mol n HNO3 0 02mol n Cu 0 015mol 由 化学反应 3Cu 8H 2NO3 3Cu2 2NO 4H2O 因此与 0 015mol 的 Cu 反应需 要的 H 的物质的量为 0 04mol 0 1mol 同理反应掉的 NO3 的物质的量为 0 01mol 0 02mol 所以 H 与 NO3 均过量 Cu 全部溶解 生成的 NO 的体积应据 Cu 的物质的量来计算 即 n NO 2 3 0 015 0 01mol 所以 V NO 0 224L 5 考察硝酸的还原产物中氮元素的化合价考察硝酸的还原产物中氮元素的化合价 假设法求解假设法求解 例 5 锌与硝酸反应 若有 1mol 硝酸参加法院 则有 0 8mol 的电子发生转移 此时 硝酸的还原产物中 N 元素的化合价 A 4 B 1 C 2 D 3 解析 从题目的所述中可知 若有 8mol 的电子转移 就有 4mol 的锌被氧化 有 10mol 的硝酸参加反应 其中有 8mol 的硝酸转化为 Zn NO3 2