硝酸与金属反应计算方法的归纳

硝酸与金属反应计算方法的归纳 硝酸与金属反应的计算方法归纳 高中化学学习过程中，硝酸与反应的计算是一个难点，也是高考的重要，更是学生出现错误率比较高的地方。但是只要我们掌握了反应的实质，搞清楚了原理，对这一类，就可以做到游刃有余，轻松解答。以下从物质的量的计算、质量守恒、物料守恒、离子反应、氧化还原反应的实质相结合的角度加以归纳。 一、从硝酸在反应中的作用——酸性和氧化性 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NO2)，根据物料守恒——氮元素守恒解题。 例1．把3.84g铜投入盛有一定量浓硝酸的试管中，当在状况下收集到1.68L气体时，金属铜恰好全部消耗。求反应中硝酸的物质的量。(假设反应中只产生NO或NO 2) 解析：因为1 mol Cu参加反应生成Cu (NO3)2对应2 mol HNO3 显酸性，即Cu～2HNO3，其余的硝酸中的氮全转移到NO或NO2中，即HNO3～NOm，根据氮元素守恒法可得关系： nHNO3=2nCu+NOm 3.84g1.68g +64g/mol22.4L/mol =0.195mol =2 ：0.195mol。 例2．6.4g铜与过量的硝酸充分反应后，硝酸的还原产物有NO2、NO，反应后溶液中 －所含H+为nmol，此时溶液中所含NO3的物质的量( ) A．0.28mol B．0.31mol C．(n＋0.2) mol D． (n＋0.4) mol 解析：反应后溶液中溶质为Cu(NO3)2和HNO3，根据氮元素守恒法可得关系： nNO-=2nC2u++HnN3O3=2Cnu++nH 6.4 =2+n =(n+0.2)mol64 答案：C 二、从氧化还原反应的规律——得失电子守恒 一般情况下：金属失去的电子被+5价的氮得到，转化为 NO 或 NO2 ，根据得失电子解题。 例3．将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO的NO2混合气体在标准况下的体积为11.2L。请回答： (1)NO的体积为，NO2的体积为 L；(2)欲使铜与硝酸反应生成的气体在溶液中完全转化为 NaNO3 ，至少需要30%的双氧水g。 解析：nNOx=11.2L=0.5mol 22.4L/mol 设产生NO2的物质的量为x，则NO的物质的量为(0.5mol-x)。根据得失电子守恒，得下列方程： 1 x1+(0.5mol-x)3= 解得：x＝0.24mol， 22.64g2， 64g/mol 即：VNO2=0.24mol22.4L/mol=5.4L VNO=(0.5mol-x)22.4L/mol =(0.5mol-0.24mol)22.4L/mol=5.8L。 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30%的双氧水的质量为m据得失电子守恒有： 32.64m302=2 ， 6434 解得：m=57.8 g 答案：(1)5.4L，5.8L；(2)57.8g。 例4．将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜耗完时，共产生气体5.6L(标准状况)。所得气体的平均相对分子质量为 。 解析：随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后阶段发生的是铜与稀硝酸的反应。 nNOm=5.6L=0.25mol，故消耗硝酸： 22.4L/mol nHNO3=2nCu+nNOm 12.8g =2+0.25mol=0.65mol64g/mol 设产生NO2的物质的量为x，则NO的物质的量为(0.25mol-x)。 根据得失电子守恒，得下列方程： x1+(0.25mol-x)3=2 解得：x＝0.175mol 12.8g 64g/mol M=0.17546+0.07530=41.2g/mol 0.25 故所得气体的平均相对分子质量为41.2。 答案：41.2 三、从离子反应角度——化学反应的本质 金属与硝酸反应的本质是金属与H+和NO3-共同作用 例5．某溶液100mL，其中含硫酸0.03mol，硝酸0.04mol，若在该溶液中投入1.92g铜粉微热，反应后放出一氧化氮气体约为( ) A．0.02mol B．0.01mol C．0.015mol D．无法计算 解析：n(Cu)＝1.92g=0.03mol， 64g/mol 2 n(NO3)＝0.04mol， ＋n(H)＝2n(H2SO4)＋n(HNO3)＝0.06mol＋0.04mol＝0. 1mol， 若根据3Cu＋8HNO3＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O来计算，生成Cu(NO3)2中有NO3-，溶液中H+足量，故它们能与铜继续反应，这样计算起来很繁琐，也容易出错。离子方程式能反映出化学反应的本质特征，根据3Cu＋2NO3- ＋8H+＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O离子方程可看出Cu少量，Cu全部参与反应，故n(NO)＝0.02mol。 答案：选项A。 说明：若题目给出Cu 的物质的量为0.07mol，则铜有剩余，NO3-不足量，H+也有剩余，所以n(NO)＝0.04mol，即生成物是硫酸铜与一氧化氮。 例6．在100mL混合酸中，c(HNO3)=0.4mol·L-1， c(H2SO4)=0.2mol·L-1，向其中加入2.56g 2+铜粉，微热，待充分反应后，溶液中Cu物质的量浓度为多少？ 解析：若直接根据化学反应方程式Cu＋8HNO3＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O计算，则会判断出Cu过量，根据硝酸的量计算，从而得出c(Cu2+)＝0.15mol·L-错误的结果。因H2SO4提供的H+也可参加反应，所以解此题的关键是要抓住反应的本质，根据3Cu＋2NO3-＋8H+＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O离子方程式解答。因为n(Cu)＝2.56g÷64 g·mol-1＝0.04mol，n(H+)=0.4mol·L-1×0.1L＋0.2mol·L-1×0.1L×2＝0.08mol，n(NO3-)＝0.4mol·L-1×0.1L=0.04mol， 根据离子反应方程式可判断H+不足，所以按n(H+)计算。即n(Cu2+)＝0.08mol ×3／8=0.03mol， c(Cu2+)＝0.03mol÷0.1L＝0.3 mol·L-1。 答案：0.3 mol·L-1。 说明：从离子方程式角度来解答此类题，能避繁就简，可避错误的解法。 － 3