硝酸與金屬反應(yīng)計(jì)算題

1、硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算一、從反應(yīng)的本質(zhì)看：金屬與硝酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是金屬與H+和 NOJ 共同作用 .例如 :銅與稀硝酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是:3Cu +8H +2NO 3 =3Cu+4H 2O +2N0 fFe 2+ 與稀硝酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是:3Fe 2+ + 4H + + NO 3 - = 3Fe 3+ + 2 出 0 + NO f例 1 ?銅粉放入稀硫酸溶液后 ，加熱后無明顯現(xiàn)象發(fā)生 ，當(dāng)加入下列一種物質(zhì)后 ，銅粉質(zhì)量減少 溶液呈藍(lán)色，同時(shí)有氣體產(chǎn)生 ，該物質(zhì)可能是 （） 。A. Fe 2 （S0 4）3 B. Na 2CO 3 C. KNO 3 D.FeSO 4解析 ：銅不能與稀硫酸反應(yīng)，但稀硫酸提供 H

2、 +，鹽提供 N03-， 構(gòu)成強(qiáng)氧化條件，能溶解銅并產(chǎn)生氣體。答案選 Co例 2.鐵銅混合物加入不足量的硝_ ，反應(yīng)后 ，剩余金屬mi g，再向其中加入一定量稀硫酸.充分振蕩后，剩余金屬 m2 g，則 mi 與 m ?的關(guān)系是 （） 。A. m 1 一定大于m 2 B. m i 一定等于m： C. m i 可能等于m ： D. m 1 可能大于m ：解析 ：鐵銅混合物與不足量的硝酸反應(yīng)后生成硝酸 ，即溶液中的鹽含有NOf, 再加稀硫酸提供 H +，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，會再溶解一部分金屬。答案選 A o例 3.已知 Fe 2+可以水解 ： Fe 2+ +2H 2O - Fe （OH ） 2+2H

3、+，現(xiàn)向 Fe （NO 3）2 溶液中加入足量的稀 硫酸，則溶液的顏色 （） 。A.淺綠色加深B.顏色變淺C.溶液變黃D.無法判斷解析 ：原 Fe （ NO3） 2 溶液中含有 NOJ ，再加入稀硫酸提供H+，發(fā)生氧化還原反應(yīng)， 3Fe 2+ + 4H + +3+NO 3- = 3Fe + 2H 2O + NO f 溶液變黃 ，答案 選 C例 4.在 100 mL 混合溶液中 ，HNO 3 和 H2SO 4 的物質(zhì)的量濃度分別是 0.4 mol/L ，0.1 mol/L 向該混合液中加入 1.92 g 銅粉 ，加熱待充分反應(yīng)后 ，所得溶液中 Cu 2+的物質(zhì)的量濃度是 （） 。A. 0.15

4、B. 0.225 C. 0.35D. 0.45解析 ：題中告訴了HNO 3 和 H2SO 4 的物質(zhì)的量濃度 ，可以求出 H+和 NO3 的物質(zhì)的量分別是0.06 mol ， 0.04 mol ，0.03 mol Cu ，顯然要判斷過量 ，NO 3-和 Cu 過量 .按照 H+的量代入離子方程式計(jì)算.答案選 B。二、從硝酸在反應(yīng)中的作用:參加反應(yīng)的硝酸一部分顯酸性，牛成硝酸鹽 ，另一部分作氧化劑 ，一般轉(zhuǎn)化為氮的氧化物（NO 或 NO 2），根據(jù)氮元素守恒解題。-3例 5.將 25.6 mg Cu 與 1.4 X0 mol 的濃硝酸恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)后收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_ ml。

5、 （假設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生NO 或 NO 2）解析 ：因?yàn)?1 mol Cu 參加反應(yīng)生成Cu （NO 3）2 對應(yīng) 2 mol HNO3 顯酸性 ，所以25.6 mg Cu 完全反應(yīng)必然有 0.8 >10 -3 mol 的硝酸顯酸性 ，其余的硝酸中的氮全轉(zhuǎn)移到NO 或 NO 2 中 ，即有 1mol HNO 3 作氧化劑就有1 mol 氮的氧化物 （ NO 或 NO 2） 。答案 13.44 mL. 。例 6.將 1.92 g 銅粉與一定量濃硝酸恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)后收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 1120 mL o （假設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生NO 或 NO 2）則消耗硝酸的物質(zhì)的量為mol 。A.

6、 0.12 B. 0.11解析 ：因?yàn)?0.03 mol Cu參加反應(yīng)生成Cu （NO 3）2 對應(yīng) 0.06 mol HNO3 顯酸性 ，0.05 mol氮的氧化物 ( NO 或 NO 2) 對應(yīng) 0.05 mol HNO3 作氧化劑 ，所以共消耗硝酸0.11 mol 。答案 選 B。例 7.為測定某銅銀合金的成分完全溶解后 ，收集到 6.72 L(將 30 g 合金完全溶解于80 mol 、濃度為 13.5 mol/L 的濃硝酸中,合金標(biāo)準(zhǔn)狀況下 ) 的氣體 ( 假設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生NO 或 NO? ),并測得溶液的pH=0 ，假設(shè)反應(yīng)后溶液的體積仍80 mL 。(1) 被還原的硝酸的物質(zhì)的量

7、 .合金中各金屬成分 .解析 :(1) 被還原的硝酸就是作氧化劑的硝_ ,即生成的1 mol氮的氧化物就對應(yīng)1 mol被還原的硝酸:所以 ：n=6.72/22.4=0.3 mol設(shè)合金中銅銀的物質(zhì)的量分別為x、y則顯酸性的硝酸的物質(zhì)的量為2x + y因?yàn)镻H=0則反應(yīng)后溶液的氫離子濃度為164x+108y=302x+y+6.72/22.4=0.0813.5 - .08X(氮元素守恒)解得x=0.3 y=0.1例 8.將 6.4 g Cu 與 80 mol/L 60 mL 的硝酸充分反應(yīng) ，銅完全溶解 ，反應(yīng)后溶液中的 H+ 的物質(zhì) 的量為 a mol.( 假設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生 NO 或 NO ?)

8、，此時(shí)溶液中所含 NOf 的物質(zhì)的量為 _ mol 。A. 0.28 B. 0.31 C. a+0.2 D. a+0.4解析 ：6.4 g Cu 反應(yīng)后生成0.1 mol Cu (NO3)2,再加上HNO 3 中的 NO 3。即得答案C 。三、從得失電子守恒的角度.一般情況下 ：金屬失去的電子被+5 價(jià)的氮得到 ，轉(zhuǎn)化為 NO 或 NO 2 ,根據(jù)得失電子解題。例 9.在 Cu 與稀硝酸反應(yīng)中 ,如果有 1 mol 硝酸被還原 則被氧化的銅的物質(zhì)的量為 mol 。 A . 3/8 B. 8/3 C . 3/2 D. 2/3解析 ：設(shè)被氧化的銅的物質(zhì)的量為x mol. 則根據(jù)得失電子守恒有:1

9、X5-2)=2x ,答案 選 C例 10. 題見例 7 (3) 求生成的氣體的成分。解析 ：(2)已解出銅銀的物質(zhì)的量分別為0.3 、 0.1 ，則 NO 和 NO ?的物質(zhì)的量的關(guān)系式為：0.3 X+0.1 X=3n(NO)+ n(NO 2) (得失電子守恒 ) n(NO)+ n(NO 2 ) =6.72/22.4 解得n(NO)=0.2 n(NO 2)=0.1四、從反應(yīng)始態(tài)和最終狀態(tài)看。終態(tài)法的運(yùn)用使許多復(fù)雜問題簡單化，在化學(xué)計(jì)算中具有非常重要的地位。例 11.銅鎂合金 4.6 g 完全溶于濃硝酸中，若反應(yīng)中硝酸被還原 ，只產(chǎn)生 4480 mL NO 2 氣體和 336mL N 2O 4

10、氣體 (標(biāo)準(zhǔn)狀況下 ) .反應(yīng)后的溶液中加足量NaOH 溶液 ，生成沉淀的質(zhì)量為g。 解析 ：反應(yīng)中銅鎂合金失去電子，最終轉(zhuǎn)化為Cu(OH) 2 和 Mg(OH) 2 沉淀 ，比較始態(tài)和終態(tài) ， 固體增加的質(zhì)量為 OH -的質(zhì)量 ，而 OH -的物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量，再根據(jù)氣體計(jì)算轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量 ：-1 -n=4480 mL /22400 mL mol +(336 mL/22400 mL mol )>2=0.23 mol。所以沉淀的質(zhì)量為：4.6+0.23 17=8.51 g例12 .1.92 g Cu投入到一定量的濃硝酸中，銅完全溶解 ，生成的氣體的顏色越來越淺，共收

11、集到672 mL 的氣體 (標(biāo)準(zhǔn)狀況下 ).將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中，通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的氧氣 ，恰好使氣體完全溶于水，則通入的氧氣的體積為 mL 。A . 168B. 224C . 336D. 504解析：從反應(yīng)的始態(tài)和最終狀態(tài)看，銅在反應(yīng)中失去電子 ，氧氣在反應(yīng)中得電子 ，設(shè)通入的氧氣的體積為 x mL, 則 ：(1.92/64) 2=(x/22400)4 X 解得 ：x=336 ,答案選C。例 13 .將 32.64 g 銅粉與 140 mL 一定量濃硝酸恰好完全反應(yīng)，銅完全溶解 ，反應(yīng)后收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L.( 假設(shè)反應(yīng)中只產(chǎn)生NO 或 NO2 )請回

12、答 ：(1)NO 的體積為 _mL ;NO 2 的體積為 _ mL 。待產(chǎn)生的氣體全部釋放后 ，向溶液中加入 v mL a mol/L的 NaOH 溶液 ,恰好使溶液中 的 Cu 2+全部沉淀 ，則原硝酸的濃度為a mol/L(3) 欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在溶液中完全轉(zhuǎn)化為NaNO 3，至少需要30% 的雙氧水_ g。解析 :(1) 設(shè)反應(yīng)中產(chǎn)生 NO 和 NO 2 的體積分別為 x、y(據(jù)得失電子守恒有 )x+y=11.2 (x/22.4) 3-+(y/22.4)1=( X2.64/64) 2X解得 x=5.824 L y=5.376 L根據(jù)反應(yīng)后的溶液中只有一種溶質(zhì)NaNO 3，設(shè)原硝

13、酸的物質(zhì)的量濃度為CX3,3( 由氮元素守恒 ) 則X X,得原硝酸的濃度為 :C= (10 va0.14 = 10a + 11.2/22.4+0.5)/0.14(3) 從反應(yīng)的始態(tài)和最終狀態(tài)看，銅在反應(yīng)中失去電子 ，雙氧水在反應(yīng)中得到電子，需要30% 的雙氧水的質(zhì)量為m 則(據(jù)得失電子守恒有):(32.64/64) 2= (30% Xm)/34 X2 解得 :m=57.8 g五、從極限的角度.硝酸與鐵反應(yīng) ，隨用量的不同 ，產(chǎn)物可能是Fe(NO 3 ) 2 或 Fe(NO 3 )3 這時(shí)可用極限法解。如果產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物不單一，可能也要用極限法解。例 14 .把 22.4 g 鐵完全溶解于某濃

14、度的硝酸中，反應(yīng)只收集到0.3 mol NO2 和 0.2 mol NO。下列說法正確的是 () 。A.反應(yīng)后生成的鹽只有Fe(NO 3) 3B.反應(yīng)后生成的鹽只有Fe(NO 3) 2C.產(chǎn)物中 Fe(NO 3)2 和 Fe(NO 3) 3 的物質(zhì)的量之比為1:3 D. 產(chǎn)物中 Fe(NO 3 ) 2 和 Fe(NO 3) 3 的物質(zhì)的量之比為3:1解析 ：用極限法判斷 :22.4 g 鐵如完全轉(zhuǎn)化為 Fe(NO 3) 3 轉(zhuǎn)移 1.2 mol 電子 ；如完全轉(zhuǎn)化為 Fe(NO 3)2 轉(zhuǎn)移 0.8 mol 電子 ，反應(yīng)中實(shí)際轉(zhuǎn)移 0.3 X+0.2 X3=0.9 mol 電子 ，所以產(chǎn)物中既

15、有 Fe(NO 3)2 又有 Fe(NO 3) 3 這,分別設(shè) Fe(NO 3 ) 2 和 Fe(NO 3 ) 3 的物質(zhì)的量分別 x、 y,則(據(jù)得失電子守恒有) ：x+y=0.4 2Xx+3 勺=0.9 解之 :x=0.3 y=0.1,答案選 D。例 15 . 0.03 mol 的銅完全溶于硝酸，產(chǎn)生氮的氧化物NO 、NO 2、 N2O4 , 混合氣體共0.05 mol, 該混合氣體的平均相對分子量可能是() 。A.30B.46C.50D.66解析 :假設(shè) 0.05 mol 氣體全是 NO 則轉(zhuǎn)移 0.15 mol 電子 ;假設(shè) 0.05 mol 氣體全是 NO 2 則轉(zhuǎn) 0.05 mol 電子；假設(shè) 0.05 mol 氣體全是 N2O4 則轉(zhuǎn)移 0.1 mol 電子，而實(shí)際 0.03 mol 的銅在 反應(yīng)中轉(zhuǎn)移 0.06 mol 的電子 ，因?yàn)?0.06 介于 0.05 和 0.15 之間； 0.05 和 0.1 之間；所以用 極限法判斷組成可能有兩種極限。(1) 氣體為 NO 2 和 NO 的混合氣體 .解:設(shè) NO2和 NO的物質(zhì)的量分別為x、 y 則(據(jù)得失電子守恒 )