金属和非金属与硝酸的反应计算

1、金属和非金属与硝酸的反应计算吴志敏徐新扬有关金属和非金属与硝酸的反应计算一直是高考中的重点，也是学生学习难点，但是只要你清楚原理，明确方法，就能轻松应答。1.硝酸与金属的反应不生成H 2，浓硝酸一般被还原成NO 2，稀硝酸一般被还原成NO ，极稀的硝酸可被还原成NH 3，生成 NH 4NO3。足量金属与一定量的浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生改变，这时会有NO 生成。2.硝酸与金属反应的过程中起两个作用，一个是酸性作用， 反应后以硝酸盐的形式存在；另一个作用，是氧化性作用，反应后硝酸被还原成 NO 或 NO2 或 NO 和 NO 2 的混合物；不管是何种产物，根据氮元素守恒，都有n

2、( HNO3 )n(做酸用的 HNO 3） n(做氧化剂用的 HNO 3 ）3.硝酸与非金属反应时，硝酸只表现出氧化性。下面按产生气体的种类的多少探究解这类题的方法。一、产生一种气体例 1 某二价金属单质与某浓度的硝酸反应，若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为2： 5，则硝酸的还原产物是（）A N2O3B NOC N2OD NH 4NO3解析： 根据选项将硝酸的还原产物分成氮气或氮的氧化物NO X或者 NH 4NO3如果还原产物是NO X ，单质与被还原硝酸的物质的量之比为2 1，根据得失电子守恒： 2× 2=1×（ 5-y）（ y 为氮元素的还原价态） ，解得 y=1

3、， C 对。如果还原产物是NH 4NO 3 ，单质与被还原硝酸的物质的量之比为2 0.5 ，还是根据得失电子守恒： 2× 2=0.5×（ 5-y）（ y 为氮元素的还原价态） ，解得 y=-3. 显然 D 对。答案 CD反思 本题考查了硝酸还原产物的特点，核心是得失电子守恒规律的应用。例 2某单质能跟浓硝酸反应，若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1 4，则该元素在反应中所显示的化合价可能是（）A+1 B+2C +3D +4解析： 本题与例 1 的区别不大，细心的同学已经看出来例2 中单质没有限定，可能是金属单质也可能是非金属单质，应分类讨论。还是根据电子的得失守恒解题。

4、假设该元素在反应中所显示的化合价为x。而且依题意浓硝酸参加反应还原产物是NO2。如果是金属，参加反应的物质的量是1mol，硝酸在反应中既有氧化性，也有酸性，则被还原的硝酸的物质的量是（4-x ） mol，则有 x1 (54)(4x) ，解得 x 2 。如果是非金属， 硝酸在反应中只表现氧化性，于是x 1(54)4 ，解得 x 4 。答案 BD例 3有 100mLHNO 和 H2SO 的混合液体， c(HNO)= 0.4mol-1,c(H-1, 向· LSO)= 0.1mol · L34324该混合液中加入1.92gCu ，加热待充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度为

5、（）A.0.15 mol · L-1B.0.225mol· L-1 C.0.35mol · L-1D.0.45mol· L-1解析：，金属与硝酸反应的实质是金属与H+和 NO3-共同作用 .本题如果不从反应的本质考虑 , 很容易得出错误的答案。铜不能与稀硫酸反应,但稀硫酸提供H+, 盐提供 NO 3-，构成强氧化条件，能溶解铜并产生气体。3Cu +8H + +2NO 3- =3Cu 2+ +4H 2O +2NO 依题意， Cu、H+ 和 NO 3-的物质的量分别是0.03 mol 、 0.06 mol 、 0.04 mol, 显然要判断过量, NO 3-

6、 和 Cu 过量 .按照 H +的量代入离子方程式计算 .答案 B. 反思 本题必须按离子方程式计算 .二、产生多种气体例 4 将 32g 铜和一定量某浓度的硝酸反应，当铜完全溶解时， 共收集到气体的体积为11.2L（标准状况）。求：反应中消耗硝酸的总物质的量。解析： 考虑到一定量的硝酸在与铜的反应中，浓度会逐渐降低， 因此该过程中可能发生了两个反应 ： Cu4HNO3 (浓） Cu( NO3 ) 22NO22H 2OCuHNO3(稀）CuNONO4H2O383 (3)22本反应中生成的11.2L 气体可能是 NO、 NO2 中的一种或两种。同学们可以按照一般方法通过设未知数列方程组解题，但是

7、这种解法很费时，不可取。 这里我们介绍一种更方便的解法。氮元素守衡法HNO3与 Cu 反应，一部分起酸的作用，生成Cu(NO3) 2，CuCu(NO 3)22HNO 3(做酸用的硝酸 )32 .g32g264 gm ol 164g mol 1另一部分是氧化剂，不管生成的11.2L 气体成分是什么，都是还原产物，并且气体与作氧化剂的硝酸的物质的量之比为1 1，即 NO XHNO 3(做氧化剂用的硝酸 )11.2L11.2L22.4L mol 122.4Lmol 1所以反应中消耗硝酸的总物质的量是n( HNO3 ) n(做酸用的 HNO 3） n(做氧化剂用的 HNO 3 ）=32g2 +11.2

8、Lmol64g122.4L mol 1=1.5mol 反思 常用的守恒法有得失电子守恒,也有元素守恒 .还有一种终态分析法 .下例中就详细介绍这种方法 .例 5 14 克铜、银合金与一定量某浓度的硝酸溶液完全反应，将放出的气体与1.12L （标准状况） O2 混合通入水中，恰好全部被水吸收，求合金中铜的质量。解析 ：这题我们还是能用得失电子守恒法，但是要从反应的始态和终态考虑电子的得失，金属在反应中失去电子,氧气在反应中得电子,设合金中铜的物质的量为xmol ，银的物质的量为 ymol ,则 :2x1 y2 21.1222.464x108 y14解得， x0.05 、 y0.1， m(Cu)

9、3.2 g链接练习1 含 ng 硝酸的稀溶液与mg铁粉反应，还原产物为NO.若二者恰好完全反应，则nm不可能是（ A）A.21B.3 1C.4 1D.9 2若 n m 15 4，则被还原的硝酸质量为（ B）A.mgB.n gC.n gD.无法确定48若有 n g HNO3 被还原，则 n m可能是（ A）8A.91B.6 1C.3 1D.9 22 铜和镁的合金a g，完全溶于浓硝酸。 若反应中硝酸被还原只产生b mol 的 NO 2 气体和 c mol的 N 2O4 气体。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 （ a46b 92c） gB （ a 17b34c） gC（ a 34b 68c）gD不能确定3 为了测定某铜银合金的成分，将30.0g 合金溶于 80mL、 13.5 mol · L-1 的浓硝酸中，待合金完全溶解后，收集到气体6.72L （标准状况） ，并测得溶液的c（ H+）=1mol · L-1 ，假设反应后溶液的体积仍为 80mL，试计算：合金中银的质量