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 10.0 molL1的
4、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 mol2(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B解析分析整个过程，金属失去的电子等于氧
5、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：x64 gmol1y108 gmol114 g，根据得失电子守恒列方程：2xy0.05 mol40.2 mol，解得x0.05 mol，y0.1 mol，m(Cu)0.05 mol64 gmol13.2 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()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
6、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 mol20.6 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 NOB.0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4C.0.1 mol N2OD.0.1 mol NO、0.1 mol NO2和
7、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 molL1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()A.0.15 molL1 B.0.225 molL1C.
8、0.35 molL1 D.0.45 molL1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 0.04 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 mol0.022 5 mol，c(Cu2)0.225 mo
9、lL1。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 molL1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_molL1(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)(3)0.255解析(1)该过程发生两个反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O，Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)
10、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 mol22.4 Lmol15.824 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)(aV1030.5)mol，则c(HNO3) molL1。(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。
