5.2.4 金属与硝酸反应的计算-课件(共23张)高二化学（人教版必修2）

第4课时第二节氮及其化合物

第五章化工生产中的重要非金属元素金属与硝酸反应的计算知识回顾学习目标1.巩固对硝酸的强氧化性、酸性的理解；2.学会用守恒观来理解金属与硝酸的反应；3.通过实例掌握金属与硝酸反应的计算的常用简便方法。金属与硝酸反应的计算M＋HNO3→M(NO3)n＋还原产物＋H2O还原产物：NO2或NO或N2O或NH4+(1)起氧化作用的HNO3转化成了气体(NO、NO2)，可根据气体的物质的量求出。(2)起酸性作用的HNO3转化成了硝酸盐，可以根据金属阳离子的物质的量求出。(3)没有参加反应的HNO3，可根据溶液中H＋的物质的量求出。一、原子守恒法HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用以NO3-的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3物质的量。n(反应的硝酸)=n(被还原的硝酸)+n(未被还原的硝酸)=n(被反应的硝酸)+2n(Cu2+)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。3Cu＋8H＋＋2NO3-===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O金属与硝酸反应的计算原子守恒：n(HNO3)消耗＝xn

[M(NO3)x]＋n

(NO2)＋n

(NO)氮元素守恒：①消耗的硝酸=酸性作用＋氧化作用②加入的硝酸=酸性作用＋氧化作用+剩余的金属与硝酸反应的计算例1：若将12.8克Cu与一定量的浓HNO3反应，铜全部溶解时，共产生5.6L气体（标准状况），则所消耗的HNO3的物质的量为________解：n(反应的HNO3)=n(被还原的HNO3)+n(表现酸性的HNO3)=n(NOx)+2n(Cu2+)

=5.6L/22.4L/mol+2ⅹ12.8g/64g/mol=0.65mol0.65mol金属与硝酸反应的计算练1：将19.5g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11.2LNO、NO2混合气(标准状况下)，则所消耗硝酸的物质的量是(

)A.1.2mol B.1.1mol C.0.9mol D.0.8mol金属与硝酸反应的计算二、电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属电子的物质的量。3Cu＋8H＋＋2NO3-===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O找准氧化剂还原剂的比例关系：①从离子方程式入手【找实质】②从氧化产物、还原产物角度反推还原剂、氧化剂【找对应】金属与硝酸反应的计算

例2：64gCu投入一定量浓硝酸中，铜完全溶解，共收集到22.4L气体。将此气体与一定体积的O2一起通入水中，恰好完全溶解，则O2的体积为（气体体积均按标准状况下计量）________

因为HNO3NOxHNO3

CuO2所以2n(Cu)=4n(O2)n(O2)=n(Cu)/2=0.5mol反应步骤比较多11.2L)得失电子守恒：金属失电子的物质的量＝n(NO2)＋3n(NO)金属与硝酸反应的计算练2：某二价金属与硝酸反应时，金属与硝酸所消耗的物质的量之比为2:5，则HNO3的还原产物是（）A.NH3B.N2OC.NOD.NO2解析:若二价金属(M)为2mol,生成2molM(NO3)2,未被还原的硝酸4mol,被还原的硝酸1mol,根据得失电子数相等,HNO3中N元素被还原成+1价,答案为B。B金属与硝酸反应的计算练3：将11.9g由Mg、Al、Fe组成的合金投入足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72LNO(标准状况下)，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg2+、Al3+、Fe3+完全转化为沉淀，则沉淀的质量为(

)A．22.1gB．27.2gC．30gD．无法计算因为金属先与硝酸、再与碱反应：

m(沉淀）=m(金属）+m(OH-）n(OH-）=n(转移的e-）[可由NOx求得]所以m(沉淀）=11.9g+0.3mol×3×17g/mol=27.2gB金属与硝酸反应的计算(3)溶液中电荷守恒：若向反应后的溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在：n(Na＋)＝n(NO3-)＝n(HNO3)剩余＋xn[M(NO3)x]＝n(HNO3)总－n(NO)－n(NO2)。2NaOH+Cu(NO3)2===2NaNO3+Cu(OH)2↓2NaOH+HNO3===2NaNO3+H2O物料守恒（关系式法）：①与氢氧化钠反应的物质=剩余硝酸＋硝酸盐②加入的硝酸=剩余的+酸性作用＋氧化作用金属与硝酸反应的计算3.将32.64g铜与140mL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11.2L。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VmLamol·L－1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·L－1(不必化简)。(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。金属与硝酸反应的计算金属与硝酸反应的计算三、离子方程式法

金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO3-

在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或NO3-进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。(4)离子方程式计算法:若金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，如铜与硝酸反应，依据离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO3-===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O反应比例，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。金属与硝酸反应的计算

金属与混合酸例3：向1L0.1mol/L的HNO3和0.4mol/L的H2SO4的混合液中加入足量的铜粉，最多能溶解铜粉的质量为()

A.2.4gB.3.2g

C.6.4gD.9.6g解析:n(H+)=0.1+0.8=0.9(mol)；n(NO3-)=0.1mol3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O382

？0.9mol0.1molNO3-不足,溶解n(Cu)=0.15mol;m(Cu)=9.6(g)D金属与硝酸反应的计算练4：有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4mol/L和2mol/L，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为（假设反应中HNO3的还原产物全部为NO)（）A.224mLC.672mLB.448mLD.896mL

金属与硝酸反应的计算4.某100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4mol·L－1和0.1mol·L－1，向该混合液中加入1.92g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(

)BA.0.15mol·L－1 B.0.225mol·L－1C.0.35mol·L－1 D.0.45mol·L－1金属与硝酸反应的计算金属与硝酸反应的计算练5：将4.8gCu