最新高中化学高三化学有关硝酸与金属反应的计算 精品.docx

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有关硝酸与金属反应的计算

硝酸与金属反应的计算是一个难点,本文从思维角度加以阐述,供大家参考。

一、从反应的本质看:

金属与硝酸反应的实质是金属与H+和NO3-共同作用.

例如:

铜与稀硝酸反应的实质是:

3Cu+8H++2NO3-===3Cu2++4H2O+2NO↑

Fe2+与稀硝酸反应的实质是:

3Fe2++4H++NO3-===3Fe3++2H2O+NO↑

例1.铜粉放入稀硫酸溶液后,加热后无明显现象发生,当加入下列一种物质后,铜粉质量减少,溶液呈蓝色,同时有气体产生,该物质可能是（）。

A.Fe2（SO4）3B.Na2CO3C.KNO3D.FeSO4

解析:

铜不能与稀硫酸反应,但稀硫酸提供H+,盐提供NO3-，构成强氧化条件，能溶解铜并产生气体。

答案选C。

例2.铁铜混合物加入不足量的硝酸,反应后,剩余金属m1g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后,剩余金属m2g,则m1与m2的关系是（）。

A.m1一定大于m2B.m1一定等于m2C.m1可能等于m2D.m1可能大于m2

解析:

铁铜混合物与不足量的硝酸反应后生成硝酸盐,即溶液中的盐含有NO3-,再加稀硫酸提供H+,发生氧化还原反应,会再溶解一部分金属。

答案选A。

例3.已知Fe2+可以水解:

Fe2++2H2OFe（OH）2+2H+，现向Fe（NO3）2溶液中加入足量的稀硫酸,则溶液的颜色（）。

A.浅绿色加深B.颜色变浅C.溶液变黄D.无法判断

解析:

原Fe（NO3）2溶液中含有NO3-,再加入稀硫酸提供H+,发生氧化还原反应

3Fe2++4H++NO3-===3Fe3++2H2O+NO↑溶液变黄,答案选C

例4.在100mL混合溶液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4mol/L,0.1mol/L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+的物质的量浓度是（）。

A.0.15B.0.225C.0.35D.0.45

解析:

题中告诉了HNO3和H2SO4的物质的量浓度,可以求出H+和NO3-的物质的量分别是0.18mol,0.18mol,0.18molCu,显然要判断过量,NO3-和Cu过量.按照H+的量代入离子方程式计算.答案选B。

二、从硝酸在反应中的作用:

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）,根据氮元素守恒解题。

例5.将25.6mgCu与1.4×10-3mol的浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为ml。

（假设反应中只产生NO或NO2）

解析:

因为1molCu参加反应生成Cu（NO3）2对应2molHNO3显酸性,所以25.6mgCu完全反应,必然有0.8×10-3mol的硝酸显酸性,其余的硝酸中的氮全转移到NO或NO2中,即有1molHNO3作氧化剂就有1mol氮的氧化物（NO或NO2）。

答案13.44mL.。

例6.将1.92g铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为1120mL。

（假设反应中只产生NO或NO2）则消耗硝酸的物质的量为mol。

A.0.12B.0.11C.0.18D.0.18

解析:

因为0.18molCu参加反应生成Cu（NO3）2对应0.18molHNO3显酸性,0.18mol氮的氧化物（NO或NO2）对应0.18molHNO3作氧化剂,所以共消耗硝酸0.11mol。

答案选B。

例7.为测定某铜银合金的成分,将30g合金完全溶解于80mol、浓度为13.5mol/L的浓硝酸中,合金完全溶解后,收集到6.72L（标准状况下）的气体（假设反应中只产生NO或NO2）,并测得溶液的pH=0，假设反应后溶液的体积仍80mL。

（1）被还原的硝酸的物质的量.

（2）合金中各金属成分.

解析:

（1）被还原的硝酸就是作氧化剂的硝酸,即生成的1mol氮的氧化物就对应1mol被还原的硝酸:

所以:

n=6.72/22.4=0.3mol

（2）设合金中铜银的物质的量分别为x、y则显酸性的硝酸的物质的量为2x+y

因为PH=0则反应后溶液的氢离子浓度为1

64x+118y=30①

2x+y+6.72/22.4=0.18×13.5–0.18×1②（氮元素守恒）

解得x=0.3y=0.1

例8.将6.4gCu与80mol/L60mL的硝酸充分反应,铜完全溶解,反应后溶液中的H+的物质的量为amol.（假设反应中只产生NO或NO2）,此时溶液中所含NO3-的物质的量为mol。

A.0.28B.0.31C.a+0.2D.a+0.4

解析:

6.4gCu反应后生成0.1molCu（NO3）2,再加上HNO3中的NO3-。

即得答案C。

三、从得失电子守恒的角度.

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9.在Cu与稀硝酸反应中,如果有1mol硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为mol。

A.3/8B.8/3C.3/2D.2/3

解析:

设被氧化的铜的物质的量为xmol.则根据得失电子守恒有:

1×（5-2）=2x

答案选C

例10.题见例7（3）求生成的气体的成分。

解析:

（2）已解出铜银的物质的量分别为0.3、0.1,则NO和NO2的物质的量的关系式为：

0.3×2+0.1×1=3n（NO）+n（NO2）①（得失电子守恒）

n（NO）+n（NO2）=6.72/22.4②

解得n（NO）=0.2n（NO2）=0.1

四、从反应始态和最终状态看。

终态法的运用使许多复杂问题简单化,在化学计算中具有非常重要的地位。

例11.铜镁合金4.6g完全溶于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原,只产生4480mLNO2气体和336mLN2O4气体（标准状况下）.反应后的溶液中加足量NaOH溶液,生成沉淀的质量为g。

解析:

反应中铜镁合金失去电子,最终转化为Cu（OH）2和Mg（OH）2沉淀,比较始态和终态,固体增加的质量为OH-的质量,而OH-的物质的量等于转移的电子的物质的量,再根据气体计算转移的电子的物质的量:

n=4480mL/22400mL·mol-1+（336mL/22400mL·mol-）×2=0.23mol。

所以沉淀的质量为:

4.6+0.23×17=8.51g

例12.1.92gCu投入到一定量的浓硝酸中,铜完全溶解,生成的气体的颜色越来越浅,共收集到672mL的气体（标准状况下）.将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的氧气,恰好使气体完全溶于水,则通入的氧气的体积为mL。

A.168B.224C.336D.518

解析:

从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,氧气在反应中得电子,设通入的氧气的体积为xmL,则:

（1.92/64）×2=（x/22400）×4解得:

x=336，答案选C。

例13.将32.64g铜粉与140mL一定量浓硝酸恰好完全反应,铜完全溶解,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为11.2L.（假设反应中只产生NO或NO2）请回答:

（1）NO的体积为mL；NO2的体积为mL。

（2）待产生的气体全部释放后,向溶液中加入vmLamol/L的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部沉淀,则原硝酸的浓度为amol/L

（3）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:

（1）设反应中产生NO和NO2的体积分别为x、y（据得失电子守恒有）

x+y=11.2①（x/22.4）×3+（y/22.4）×1=（32.64/64）×2解得x=5.824Ly=5.376L

（2）根据反应后的溶液中只有一种溶质NaNO3,设原硝酸的物质的量浓度为C

（由氮元素守恒）则0.14×C=10-3×v×a+11.2/22.4

得原硝酸的浓度为:

C=（10-3va+0.5）/0.14

（3）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,需要30%的双氧水的质量为m则（据得失电子守恒有）:

（32.64/64）×2=〔（30%×m）/34〕×2解得:

m=57.8g

五、从极限的角度.

硝酸与铁反应,随用量的不同,产物可能是Fe（NO3）2或Fe（NO3）3这时可用极限法解。

如果产生的气体产物不单一,可能也要用极限法解。

例14.把22.4g铁完全溶解于某浓度的硝酸中,反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO。

下列说法正确的是（）。

A.反应后生成的盐只有Fe（NO3）3B.反应后生成的盐只有Fe（NO3）2

C.产物中Fe（NO3）2和Fe（NO3）3的物质的量之比为1:

3D.产物中Fe（NO3）2和Fe（NO3）3的物质的量之比为3:

1

解析:

用极限法判断:

22.4g铁如完全转化为Fe（NO3）3转移1.2mol电子;如完全转化为Fe（NO3）2转移0.8mol电子,反应中实际转移0.3×1+0.2×3=0.9mol电子,所以产物中既有Fe（NO3）2又有Fe（NO3）3这,分别设Fe（NO3）2和Fe（NO3）3的物质的量分别x、y，

则（据得失电子守恒有）:

x+y=0.4①2×x+3×y=0.9②解之:

x=0.3y=0.1，答案选D。

例15.0.18mol的铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4

混合气体共0.18mol,该混合气体的平均相对分子量可能是（）。

A.30B.46C.50D.66

解析:

假设0.18mol气体全是NO则转移0.15mol电子;假设0.18mol气体全是NO2则转0.18mol电子；假设0.18mol气体全是N2O4则转移0.1mol电子，而实际0.18mol的铜在反应中转移0.18mol的电子,因为0.18介于0.18和0.15之间；0.18和0.1之间；所以用极限法判断组成可能有两种极限。

（1）气体为NO2和NO的混合气体.

解:

设NO2和NO的物质的量分别为x、y则（据得失电子守恒）:

x+y=0.18①x+3y=0.18②解之:

x=0.185y=0.018

所以平均相对分子量为:

（46×9+30×1）/10=44.4

（2）气体为NO2和N2O4的混合气体:

解:

设NO2和N2O4的物质的量分别为x、y则（据得失电子守恒）:

x+y=0.18①x+2y=0.18②解之:

x=0.18y=0.01

所以平均相对分子量为:

（46×4+92×1）/5=55.2

实际分子量应介于44.4与55.2之间，答案选BC。