学会学习 抓守恒 明关系 巧计算

学会学习抓守恒明关系巧计算重庆潼南柏梓中学蔡中华（402676）摘要: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，这类试题的计算是同学们学习中的难点，现举例说明。【例1】将一定体积稀硝酸溶液平均分成两份，一份与足量的铜粉反应收集到气体的体积为Vl；另一份先加入与其等体积的稀硫酸，再投入足量的铜粉收集到气体的体积为V2(Vl和V2都在同一条件下测定)，已知V2=3Vl，则稀硝酸和稀硫酸的物质的量浓度之比为（）A．1：1B．l：2C．1：3D．无法确定【解析】根据反应3Cu+8HNO3（稀）＝3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，假设硝酸的物质的量为x，则产生的NO为x/4mol。设H2SO4的物质的量为y，当加入稀硫酸后，NO3―会继续转化为NO，则有2H2SO4～4H＋～NO3―～NO↑，加入H2SO4后产生的NO为y/2mol，则有：x/4+y/2＝3x/4，解得x：y＝1：1，又因HNO3和硫酸的体积相等，故其浓度比为1：1。答案：A评注：本题重点考查了硝酸与金属相关计算。解答好本题，一是要注意反应过程分析，弄清楚只有硝酸与Cu反应和加入硫酸后硝酸与Cu反应的反应过程差异。二是正确使用守恒法和关系式法，准确找出各种反应物之间反应量的关系，并列出相关计算表达式。例2铜合金是人类使用最早的金属材料，铜在化合物中的常见化合价有+l、+2。已知Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中，加入1Lmol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2240mLNO气体（标准状况）。请回答下列问题：（1）写出Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式。（2）若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为。（3）若混合物中含molCu，将该混合物与稀硫酸充分反应，至少消耗H2SO4的物质的量为。（4）若混合物中Cu的物质的量为nmol，则n的取值范围为。【解析】（1）Cu2O被稀HNO3氧化为Cu2＋，NO3―被还原为NO，同时生成H2O，其反应的离子方程式为：2Cu2O+14H＋+2NO3―＝6Cu2＋+2NO↑+7H2O。（2）Cu、Cu2O、CuO与HNO3恰好完全反应时生成Cu(NO3)2、NO和H2O，根据N原子守恒可知生成n[Cu(NO3)2]＝－/2＝，所含的Cu元素为，用H2还原Cu、Cu2O、CuO混合物后应得到Cu，其质量为16g。（3）根据3Cu～2NO，3Cu2O～2NO，n(Cu)＝，n(NO)＝，可得混合物中Cu2O为，故CuO为。混合物中，不与稀H2SO4反应，、CuO与稀H2SO4反应，根据Cu2O、CuO与H2SO4反应结合H＋生成H2O，可得n(H2SO4)＝+＝。（3）假设生成的NO全为Cu与稀HNO3反应所得，则n(Cu)＝，即Cu的最大值为。假设生成的NO全为Cu2O与稀HNO3反应所得，n(Cu2O)＝，但铜元素的质量为>，故不可能只有Cu2O。设Cu的物质的量为x，Cu2O物质的量为y，则2x+y＝，x+y＝，解得x＝，y＝，即Cu的最小值为。故有<n<。【答案】（1）3Cu2O+14H++2NO3-=6Cu2++2NO↑+7H2O（2）16g（3）mol（4）＜n＜评注：对于Cu与HNO3反应类试题的解答要抓住“两个守恒”和“一个关系”。两个守恒：N元素质量守恒和得失电子守恒。一个关系：起酸作用的硝酸的物质的量是Cu2＋的量和Cu2＋所带电荷数的乘积。如果是混酸与Cu反应应根据溶液中H＋的总量来判断反应的情况。其他金属和硝酸反应也可按照以上方法进行求解。练习：.6gCu、Mg合金与一定量的硝酸恰好完全反应，收集到NO和NO2的混合气体VL(标准状况)；向反应后的溶液中加入足量NaOH溶液，沉淀完全后将其过滤、洗净、干燥，称得质量为10.7g。则V的值是（）A．B．4.48C．D．2.某研究性学习小组拟用铜屑、氧化铜的混合物与硫酸、硝酸组成的混酸反应制取CuSO4·5H2O晶体，混酸中硝酸的还原产物为NO，反应过程中不产生SO2，反应后的溶液中不含有Cu（NO3）2，反应中固体完全溶解，两种酸恰好完全反应。设固体混合物的总质量为240g，其中氧化铜的质量分数为x，试回答下列问题：（1）所得CuSO4·5H2O晶体的质量y的表达式为：g（用x表示）；（2）若要保证固体全部溶解，混酸恰好反应，则混酸中HNO3、H2SO4的物质的量浓度之比（A）：（填“A”的取值范围）；（3）若A＝，反应结束时将所得气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30％的双氧水多少g？练习参考答案1.B提示：合金中Cu、Mg失去的电子数等于硝酸获得的电子数，也等于形成的Mg2＋、Cu2＋结合OH―数。最后的Mg(OH)2、Cu(OH)2的质量等于合金质量与OH―质量之和，故有：+17n(OH―)＝，n(OH―)＝，假设生成气体全部为NO，则V(NO)＝，假设全部为NO2，则V(NO2)＝，所以混合物的体积范围为：<V<，对照选项只有B符合。2.（1）y＝125（15－3x）/2（2）0<A<2/3（3）提示:（1）因所有的铜元素完全转化为CuSO4·H2O，故有n(CuSO4·H2O)＝n(Cu)+n(CuO)＝(240x/80+240(1－x)/64)，y＝250n(CuSO4·H2O)＝250[240(1－x)/64+240x/80]＝125（15－3x）/2。（2）因Cu与HNO3反应时所有的NO3―全部要转化为NO，当固体全为Cu时，n(Cu)＝240g/64·mol－1＝，根据电子守恒有×2＝n(HNO3)×3，n(HNO3)＝。因生成物中不存在Cu(NO3)2，故NO3―应全部转化为NO，必须满足关系3Cu～8H＋才能使HNO3完全转化为NO，故需10molH＋，HNO3提供H＋，H2SO4须提供H＋，即需，混酸中HNO3、H2SO4的物质的量浓度之比为＝2/3，故A的取值范围为：0<A<2/3。（3）当A＝5/24时，设HNO3和H2SO4的物质的量分别为5n、24n，Cu、CuO的物质的