硝酸与金属反应计算题

1、硝酸与金属反应的计算一、从反应的本质看 :金属与硝酸反应的实质是金属与H+和 NO 3- 共同作用 .例如 :铜与稀硝酸反应的实质是 : 3Cu +8H + +2NO3- =3Cu 2+ +4H 2O +2NOFe2+ 与稀硝酸反应的实质是: 3Fe2+ + 4H + + NO 3- = 3Fe 3+ + 2H 2O + NO 例 1.铜粉放入稀硫酸溶液后,加热后无明显现象发生,当加入下列一种物质后 ,铜粉质量减少 ,溶液呈蓝色 ,同时有气体产生 ,该物质可能是 ( ) 。A. Fe(SO)3B. Na CO3C. KNO3D.FeSO2424解析 : 铜不能与稀硫酸反应,但稀硫酸提供H +

2、, 盐提供 NO 3-， 构成强氧化条件， 能溶解铜并产生气体。答案选C。例 2.铁铜混合物加入不足量的硝酸,反应后 ,剩余金属m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后 , 剩余金属 m2 g, 则 m1 与 m2 的关系是 ( )。A. m 1 一定大于 m2 B. m1 一定等于 m2 C. m1 可能等于 m2 D. m 1 可能大于 m2解析 : 铁铜混合物与不足量的硝酸反应后生成硝酸盐,即溶液中的盐含有 NO 3-,再加稀硫酸提供 H +,发生氧化还原反应 ,会再溶解一部分金属。答案选 A。例 3.已知 Fe2+ 可以水解 : Fe2+ +2H 2O Fe(OH) 2+2H +

3、 ，现向 Fe(NO 3) 2 溶液中加入足量的稀硫酸 ,则溶液的颜色 ( ) 。A. 浅绿色加深B.颜色变浅C.溶液变黄D. 无法判断解析 : 原 Fe (NO 3) 2溶液中含有 NO 3-,再加入稀硫酸提供H+,发生氧化还原反应， 3Fe2+ + 4H + +NO3- = 3Fe 3+ + 2H 2O + NO 溶液变黄 ,答案 选 C例 4.在 100 mL混合溶液中 , HNO3和HSO4的物质的量浓度分别是0.4 mol/L, 0.1 mol/L2向该混合液中加入1.92 g 铜粉 ,加热待充分反应后,所得溶液中 Cu2+的物质的量浓度是 ( )。A. 0.15B. 0.225C.

4、0.35D. 0.45解析 : 题中告诉了HNO 3 和 H2SO4的物质的量浓度,可以求出 H+ 和 NO 3- 的物质的量分别是0.06 mol, 0.04 mol, 0.03 mol Cu, 显然要判断过量 , NO 3- 和 Cu 过量 .按照 H + 的量代入离子方程式计算 .答案 选 B。二、从硝酸在反应中的作用:参加反应的硝酸一部分显酸性,生成硝酸盐,另一部分作氧化剂,一般转化为氮的氧化物(NO 或 NO 2),根据氮元素守恒解题。例 5.将 25.6 mg Cu 与 1.4 ×10-3 mol 的浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为ml 。 (假

5、设反应中只产生 NO 或 NO 2)解析: 因为 1 mol Cu 参加反应生成 Cu (NO 3)2 对应 2 mol HNO 3 显酸性 ,所以 25.6 mg Cu完全反应 ,必然有0.8 ×10-3 mol 的硝酸显酸性 ,其余的硝酸中的氮全转移到NO 或 NO2 中,即有 1mol HNO 3 作氧化剂就有1 mol 氮的氧化物 (NO 或 NO2 )。答案 13.44 mL. 。例 6.将 1.92 g 铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为 1120 mL 。( 假设反应中只产生 NO 或 NO 2)则消耗硝酸的物质的量为mol 。A.

6、0.12B. 0.11C.0.09D.0.08解析 : 因为 0.03 mol Cu参加反应生成Cu(NO 3)2 对应 0.06 mol HNO 3 显酸性 ,0.05 mol氮的氧化物 (NO 或 NO2)对应 0.05 mol HNO 3作氧化剂 ,所以共消耗硝酸 0.11 mol。 答案 选 B 。例 7.为测定某铜银合金的成分,将 30 g 合金完全溶解于80 mol 、浓度为 13.5 mol/L的浓硝酸中,合金完全溶解后 ,收集到 6.72 L( 标准状况下 )的气体(假设反应中只产生 NO 或 NO2),并测得溶液的 pH=0 ， 假设反应后溶液的体积仍80 mL 。(1)被还

7、原的硝酸的物质的量 . (2) 合金中各金属成分 .解析 :(1)被还原的硝酸就是作氧化剂的硝酸,即生成的 1mol氮的氧化物就对应1mol 被还原的硝酸 :所以 :n=6.72/22.4=0.3 mol(2)设合金中铜银的物质的量分别为x、 y 则显酸性的硝酸的物质的量为2x + y因为 PH=0 则反应后溶液的氢离子浓度为164x+108y=30 2x+y+6.72/22.4=0.08 13.50.08× ×1( 氮元素守恒 )解得 x=0.3 y=0.1例 8.将 6.4 g Cu 与 80 mol/L 60 mL 的硝酸充分反应 ,铜完全溶解 ,反应后溶液中的H+

8、的物质的量为 a mol.(假设反应中只产生 NO 或 NO 2),此时溶液中所含NO 3-的物质的量为mol 。A. 0.28 B. 0.31 C.a+0.2 D. a+0.4解析 : 6.4 g Cu 反应后生成 0.1 mol Cu (NO323中的 NO3- 。即得答案C 。) ,再加上 HNO三、从得失电子守恒的角度 .一般情况下 :金属失去的电子被 +5 价的氮得到 ,转化为 NO或 NO 2 ,根据得失电子解题。例 9.在Cu 与稀硝酸反应中,如果有 1 mol 硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为mol。A.3/8B.8/3C.3/2D.2/3解析 :设被氧化的铜的物质的量为x

9、 mol. 则根据得失电子守恒有:1 ×(5-2)=2x ，答案 选C例 10.题见例 7 (3) 求生成的气体的成分。解析 : (2) 已解出铜银的物质的量分别为0.3 、 0.1,则 NO 和NO 2 的物质的量的关系式为：0.3 ×2+0.1 ×1=3n(NO)+n(NO 2) (得失电子守恒 )n(NO)+ n(NO 2)=6.72/22.4解得 n(NO)=0.2 n(NO 2)=0.1四、从反应始态和最终状态看。终态法的运用使许多复杂问题简单化,在化学计算中具有非常重要的地位。例 11.铜镁合金 4.6 g 完全溶于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原,只产生

10、 4480 mLNO2 气体和336 mL N O气体 (标准状况下 ).反应后的溶液中加足量NaOH 溶液 ,生成沉淀的质量为g。24解析 : 反应中铜镁合金失去电子, 最终转化为 Cu(OH) 2 和 Mg(OH) 2 沉淀 ,比较始态和终态 ,固体增加的质量为 OH -的质量 ,而 OH -的物质的量等于转移的电子的物质的量,再根据气体计算转移的电子的物质的量 :n=4480 mL /22400 mL mol· -1+(336 mL/22400 mLmol· -) ×2=0.23 mol 。所以沉淀的质量为 : 4.6+0.2317=8×.51 g

11、例 12.1.92 g Cu 投入到一定量的浓硝酸中,铜完全溶解 ,生成的气体的颜色越来越浅,共收集到672 mL 的气体 (标准状况下 ).将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的氧气 ,恰好使气体完全溶于水 ,则通入的氧气的体积为mL 。A. 168B. 224C.336D. 504解析 :从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子 ,氧气在反应中得电子 ,设通入的氧气的体积为 x mL, 则 :(1.92/64) 2=(x/22400)×4 ×解得 :x=336 ，答案选 C。例 13.将 32.64 g 铜粉与 140 mL一定量浓硝酸恰好完全反应

12、,铜完全溶解 ,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为11.2 L.( 假设反应中只产生NO 或 NO2)请回答 :(1)NO 的体积为mL ； NO2 的体积为mL 。(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入 v mL a mol/L 的 NaOH 溶液 ,恰好使溶液中的 Cu2+ 全部沉淀 ,则原硝酸的浓度为a mol/L(3) 欲使铜与硝酸反应生成的气体在溶液中完全转化为NaNO 3 ,至少需要30%的双氧水g。解析 :(1)设反应中产生NO 和 NO2 的体积分别为x、 y(据得失电子守恒有 )x+y=11.2 (x/22.4)3+(y/22×.4)1=(32×.

13、64/64) 2 ×解得 x=5.824 Ly=5.376 L(2)根据反应后的溶液中只有一种溶质NaNO 3 ,设原硝酸的物质的量浓度为C（由氮元素守恒）则 0.14×C= 10-3×v×a + 11.2/22.4，得原硝酸的浓度为 : C= (10 -3 va+0.5)/0.14(3) 从反应的始态和最终状态看 , 铜在反应中失去电子 ,双氧水在反应中得到电子 ,需要30%的双氧水的质量为m 则 ( 据得失电子守恒有):(32.64/64) 2=× (30%×m)/34 ×2 解得 :m=57.8 g五、 从极限的角度

14、.硝酸与铁反应 ,随用量的不同 ,产物可能是Fe(NO)2或 Fe(NO )这时可用极限法解。33 3如果产生的气体产物不单一,可能也要用极限法解。例 14.把 22.4 g 铁完全溶解于某浓度的硝酸中,反应只收集到0.3 mol NO 2 和 0.2 mol NO 。 下列说法正确的是 ()。A. 反应后生成的盐只有Fe(NO 3)3B. 反应后生成的盐只有 Fe(NO3 )2C.产物中 Fe(NO3 )2和 Fe(NO 3)3的物质的量之比为 1:3D.产物中 Fe(NO 3)2 和 Fe(NO 3)3的物质的量之比为3:1解析 :用极限法判断:22.4g 铁如完全转化为Fe(NO 3)3

15、转移 1.2mol电子 ; 如完全转化为Fe(NO3)2转移 0.8mol电子 ,反应中实际转移0.3 ×1+0.2 ×3=0.9mol电子 ,所以产物中既有Fe(NO)又有 Fe(NO )这 ,分别设 Fe(NO)和 Fe(NO)的物质的量分别x、 y，323 33233则 (据得失电子守恒有 ) : x+y=0.4 2×x+3 ×y=0.9 解之 :x=0.3 y=0.1 ， 答案 选 D。例 15. 0.03 mol 的铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO 、NO 2 、N 2O4， 混合气体共 0.05 mol,该混合气体的平均相对分子量可能是()。A.30B.46C.50D. 66解析 :假设 0.05 mol气体全是 NO 则转移 0.15 mol电子 ; 假设 0.05 mol 气体全是 NO2 则转0.05 mol 电子；假设0.05 mol 气体全是 N O4则转移0.1 mol 电子，而实际 0.03 mol 的铜在2反应中转移 0.06 mol 的电子 ,因为0.06 介于 0.05和 0.15 之间； 0.05 和 0.1 之间；所以用极限法判断组成可能有两种极限。(1) 气体为 NO 2 和 NO 的混合气体 .解 :设 NO 2 和 NO 的物质的量分别为x、 y 则 (据得失电子守恒) :x+y=0.