1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 微专题三微专题三硝酸与金属反应的相关计算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)2 n(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，Cu2e Cu2；得到电子的是被还原的 HNO3(假设还原产物为 NO2、NO)， NO 3e NO2、 N
2、O 33e NO。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 3(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 3。则有若 HNO3不过量：n(NO 3)2n(Cu2
3、)；若 HNO3过量：n(NO 3)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 3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 3Cu8H2NO 3=3Cu2 2NO4H2O。 先作过量判断， 然后根据完全反应的金属或 H 或 NO 3进行相关计算， 且要符合电荷守恒。 3常见两种计算 (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 3又被还原为 NO。 (2)稀硝酸与铁反应 Fe(少量)4HNO3(稀)
4、=Fe(NO3)3NO2H2O； 3Fe(过量)8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O。 nHNO3 nFe 4，产物为 Fe(NO3)3； 2022 高中化学新教材同步讲义资料 nHNO3 nFe 8 3，产物为 Fe(NO 3)2； 8 3 nHNO3 nFe 4，产物为 Fe(NO3)3和 Fe(NO3)2。 1将 3.2 g Cu 跟 30.0 mL 10.0 molL 1 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 3的物质的量为() A0.5a molB(0.1a) mol C0.1a molD2a m
5、ol 答案B 解析根据溶液中的电荷守恒， n(NO 3)n(H )2n(Cu2)， n(Cu2) 3.2 g 64 gmol 10.05 mol， 所以 n(NO 3) a mol0.05 mol2(a0.1) mol。 考点硝酸和金属反应 题点电荷守恒在硝酸和金属反应计算中的应用 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() A4.8 gB3.2 gC6.4 gD10.8 g 答案B 解析分析整个过程，金属提供的电子等于氧气获得的电子，标准状况下，n(O2) 1.12 L 22.4 L
6、mol 10.05 mol，设 Cu、Ag 的物质的量分别为 x、y，则根据质量列方程：x64 gmol 1y108 gmol114 g，根据得失电子守恒列方程：2xy0.05 mol40.2 mol，解得 x 0.05 mol；y0.1 mol，m(Cu)0.05 mol64 gmol 13.2 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() A1.2 molB1.1 mol C0.9 molD0.8 mol 答案B 解析锌和浓硝酸反应生成 NO2，而与稀硝酸反应时
7、则生成 NO，标准状况下，n(NO2)n(NO) 11.2 L 22.4 Lmol 10.5 mol，即被还原的硝酸的物质的量为 0.5 mol，n(Zn) 19.5 g 65 gmol 10.3 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 mol20.6 mol，则参加反应的硝酸的物质 的量为 0.5 mol0.6 mol1.1 mol。 考点硝酸和金属反应 题点原子守恒法在硝酸和金属反应计算中的应用 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 2022 高中化学新教材同步讲义
8、资料 与硝酸反应时，放出的气体可能是() A0.2 mol NO B0.2 mol NO2和 0.05 mol N2O4 C0.1 mol N2O D0.1 mol NO、0.1 mol NO2和 0.1 mol N2O4 答案B 解析分析题意可知：M ne Mn nOH M(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9.7 g4.6 g 17 gmol 1 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。 考点硝酸和金属反应 题点电子守恒在硝酸与金属反应计算中的应用 5 下列图像是表示铁跟一定量硝酸
9、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B 考点硝酸和金属反应 题点硝酸和金属反应图像分析 6某 100 mL 混合液中，HNO3和 H2SO4的物质的量浓度分别是 0.4 molL 1和 0.1 molL1，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(忽略体积变化)为( ) A0.15 molL 1 B0.225 molL 1 C0.35 molL 1 D0.45 molL 1 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 3构成强氧化性环境，继续 氧化铜单质。HNO3、
10、H2SO4混合液中 H 总的物质的量为 0.06 mol，NO 3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： 3Cu8H 2NO 3=3Cu2 2NO4H2O 382 2022 高中化学新教材同步讲义资料 003 mol0.06 mol 0.04 mol H 量不足，应根据 H的物质的量来计算。 3Cu8H 2NO 3=3Cu2 2NO4H2O 83 0.06 moln(Cu2 ) n(Cu2 )0.06 mol3 80.022 5 mol c(Cu2 )0.022 5 mol 0.1 L 0.225 molL 1。 考点硝酸和金属反应
11、题点硝酸、硫酸混合溶液和金属反应的计算 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 molL 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_molL 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。 答案(1)5.824(2)aV10 30.5 0.14 (3)0.255 解 析(1) 该 过 程 发
12、 生 两 个 反 应 ： 3Cu 8HNO3( 稀 )=3Cu(NO3)2 2NO 4H2O ， Cu 4HNO3(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,1.5x 0.5y0.51 mol， 解得 x0.26 mol， y0.24 mol， 故标准状况下 V(NO)0.26 mol22.4 Lmol 15.824 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的物质的量为 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)(aV10 3 0.5)mol，则 c(HNO3)aV10 30.5 0.14 molL 1。 (3)通入氧气的目的是将 0.26 mol NO 和 0.24 mol NO2全部转化为 HNO3。根据得失电子守恒：4n(O2) 3n(NO)n(NO2)30.26 mol0.24 mol1.02 mol，则 n(O2)0.255 mol。 考点硝酸和金属反应 题点硝酸和金属反应的综合计算
