第二节 微专题三 硝酸与金属反应的相关计算 【人教版高中化学 必修第二册 】

1、微专题三硝酸与金属反应的相关计算1.思维模型2.计算方法(以Cu与硝酸反应为例)(1)原子守恒法：反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)n(NO2)n(NO)2nCu(NO3)2n(HNO3)剩。(2)得失电子守恒法：反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu2eCu2；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，NOeNO2、NO3eNO。根据得失电子守恒，则有2n(Cu)n(NO2)3n(NO)。若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧

2、化物完全生成硝酸，由于开始反应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又变回了硝酸，所以相当于铜失的电子最终由氧气得到，则有2n(Cu)n(O2)。(3)电荷守恒法：在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2，阴离子只有NO(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H、OH)；若HNO3过量，溶液中的阳离子有Cu2和H，阴离子只有NO。则有若HNO3不过量：n(NO)2n(Cu2)；若HNO3过量：n(NO)2n(Cu2)n(H)。(4)离子方程式计算法：金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在硫酸提供H的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式来计算3Cu

3、8H2NO=3Cu22NO4H2O。先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H或NO进行相关计算，且要符合电荷守恒。3.常见的两种计算(1)硝酸与铜反应浓硝酸与足量的铜反应，开始浓硝酸被还原为NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸被还原为NO，向反应后的溶液中加稀硫酸，NO又被还原为NO。(2)稀硝酸与铁反应Fe(少量)4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O；3Fe(过量)8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O。4，产物为Fe(NO3)3；，产物为Fe(NO3)2；<<4，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。1.将3.2 g Cu跟30.0 mL 10.

4、0 mol·L1的HNO3充分反应，还原产物有NO和NO2，若反应后溶液中有a mol H，则此时溶液中含NO的物质的量为()A.0.5a mol B.(0.1a) molC.0.1a mol D.2a mol答案B解析根据溶液中的电荷守恒，n(NO)n(H)2n(Cu2)，n(Cu2)0.05 mol，所以n(NO)a mol0.05 mol×2(a0.1) mol。2.将14 g铜银合金与足量的硝酸反应，放出的气体与标准状况下体积为1.12 L的O2混合后再通入水中，恰好全部吸收，则合金中铜的质量为()A.4.8 g B.3.2 g C.6.4 g D.10.8 g答案

5、B解析分析整个过程，金属失去的电子等于氧气获得的电子，标准状况下，n(O2)0.05 mol，设Cu、Ag的物质的量分别为x、y，则根据质量列方程：x×64 g·mol1y×108 g·mol114 g，根据得失电子守恒列方程：2xy0.05 mol×40.2 mol，解得x0.05 mol，y0.1 mol，m(Cu)0.05 mol×64 g·mol13.2 g。3.将19.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体，当锌粉完全反应时收集到11.2 L NO、NO2混合气(标准状况下)，则所消耗硝酸的物质的量是(

6、)A.1.2 mol B.1.1 molC.0.9 mol D.0.8 mol答案B解析锌和浓硝酸反应生成NO2，而与稀硝酸反应时则生成NO，标准状况下，n(NO2)n(NO)0.5 mol，即被还原的硝酸的物质的量为0.5 mol，n(Zn)0.3 mol，则生成的nZn(NO3)20.3 mol，可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol×20.6 mol，则参加反应的硝酸的物质的量为0.5 mol0.6 mol1.1 mol。4.铜和镁的合金4.6 g完全溶于足量的硝酸后，再加入过量的NaOH溶液，生成9.7 g沉淀，则合金与硝酸反应时，放出的气体可能是()A.0.2 mol

7、 NOB.0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4C.0.1 mol N2OD.0.1 mol NO、0.1 mol NO2和0.1 mol N2O4答案B解析分析题意可知：MMnM(OH)n，即金属失去电子的物质的量OH的物质的量HNO3得到电子的物质的量。OH的物质的量为0.3 mol，即可直接找出得到电子的物质的量为0.3 mol的选项，应选B。5.下列图像是表示铁跟一定量硝酸反应时，铁和硝酸铁之间物质的量(mol)的关系，其中正确的是()答案B6.某100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L1和0.1 mol·L1，向

8、该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中Cu2的物质的量浓度(忽略体积变化)为()A.0.15 mol·L1 B.0.225 mol·L1C.0.35 mol·L1 D.0.45 mol·L1答案B解析解答本题要从离子反应的角度来考虑，H2SO4提供的H可以和NO构成强氧化性环境，继续氧化铜单质。HNO3、H2SO4混合液中H总的物质的量为0.06 mol，NO的物质的量为0.04 mol，Cu的物质的量为0.03 mol。Cu与稀硝酸发生反应：3Cu 8H2NO=3Cu22NO4H2O3 8 20.03 mol0.06 mol 0

9、.04 molH量不足，应根据H的物质的量来计算。3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O 8 3 0.06 moln(Cu2)n(Cu2)0.06 mol×0.022 5 mol，c(Cu2)0.225 mol·L1。7.将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下的一氧化氮和二氧化氮混合气体共11.2 L。请回答下列问题：(1)产生一氧化氮的体积为_L(标准状况下)。(2)待反应结束后，向溶液中加入V mL a mol·L1的氢氧化钠溶液，恰好使溶液中的Cu2全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度为_mol·L1(不必化简)

10、。(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠，至少需要氧气_mol。答案(1)5.824(2)(3)0.255解析(1)该过程发生两个反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。设生成的NO和NO2的物质的量分别为x、y，则xy0.5 mol,1.5x0.5y0.51 mol，解得x0.26 mol，y0.24 mol，故标准状况下V(NO)0.26 mol×22.4 L·mol15.824 L。(2)在反应过程中，HNO3一部分表现酸性，另一部分表现氧化性。由溶液中的Cu2恰好全部转化为沉淀，则表现酸性的HNO3的物质的量为n(HNO3)n(NaOH)，表现氧化性的HNO3的物质量为n(HNO3)n(NO)n(NO2)，故原硝酸中HNO3的物质的量n(HNO3)n(NaOH)n(NO)n(NO2