第五章微專題三硝酸與金屬反應(yīng)的相關(guān)計算

微專題三硝酸與金屬反應(yīng)的相關(guān)計算1．思維模型2．計算方法(以Cu與硝酸反應(yīng)為例)(1)原子守恒法：反應(yīng)前所有的N只存在于HNO3中，反應(yīng)后含N的物質(zhì)有HNO3的還原產(chǎn)物(假設(shè)有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3過量，則過量HNO3中也含N，則有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n(HNO3)剩。(2)得失電子守恒法：反應(yīng)中失去電子的是參加反應(yīng)的Cu，Cu－2e－→Cu2＋；得到電子的是被還原的HNO3(假設(shè)還原產(chǎn)物為NO2、NO)，NOeq\o\al(－,3)＋e－→NO2、NOeq\o\al(－,3)＋3e－→NO。根據(jù)得失電子守恒，則有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。若將生成的氮的氧化物氣體與一定量的氧氣共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于開始反應(yīng)物為硝酸，中間生成了氮的氧化物，但最終又變回了硝酸，所以相當于銅失的電子最終由氧氣得到，則有2n(Cu)＝n(O2)。(3)電荷守恒法：在Cu與HNO3反應(yīng)后的溶液中，若HNO3不過量，陽離子只有Cu2＋，陰離子只有NOeq\o\al(－,3)(此類計算不考慮H2O電離出的極少量的H＋、OH－)；若HNO3過量，溶液中的陽離子有Cu2＋和H＋，陰離子只有NOeq\o\al(－,3)。則有①若HNO3不過量：n(NOeq\o\al(－,3))＝2n(Cu2＋)；②若HNO3過量：n(NOeq\o\al(－,3))＝2n(Cu2＋)＋n(H＋)。(4)離子方程式計算法：金屬與硫酸、硝酸的混合酸反應(yīng)時，由于硝酸鹽中NOeq\o\al(－,3)在硫酸提供H＋的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng)，故此類題目應(yīng)用離子方程式來計算3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H＋或NOeq\o\al(－,3)進行相關(guān)計算，且要符合電荷守恒。3．常見兩種計算(1)硝酸與銅反應(yīng)濃硝酸與足量的銅反應(yīng)，開始濃硝酸被還原為NO2，隨著反應(yīng)的進行，濃硝酸變稀，稀硝酸被還原為NO，向反應(yīng)后的溶液中加稀硫酸，NOeq\o\al(－,3)又被還原為NO。(2)稀硝酸與鐵反應(yīng)Fe(少量)＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；3Fe(過量)＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。①eq\f(nHNO3,nFe)≥4，產(chǎn)物為Fe(NO3)3；②eq\f(nHNO3,nFe)≤eq\f(8,3)，產(chǎn)物為Fe(NO3)2；③eq\f(8,3)<eq\f(nHNO3,nFe)<4，產(chǎn)物為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。1．將gCu跟mLmol·L－1的HNO3充分反應(yīng)，還原產(chǎn)物有NO和NO2，若反應(yīng)后溶液中有amolH＋，則此時溶液中含NOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量為()A．a(chǎn)mol B．(＋a)molC．a(chǎn)mol D．2amol答案B解析根據(jù)溶液中的電荷守恒，n(NOeq\o\al(－,3))＝n(H＋)＋2n(Cu2＋)，n(Cu2＋)＝eq\f(g,64g·mol－1)＝mol，所以n(NOeq\o\al(－,3))＝amol＋mol×2＝(a＋)mol?？键c硝酸和金屬反應(yīng)題點電荷守恒在硝酸和金屬反應(yīng)計算中的應(yīng)用2．將14g銅銀合金與足量的硝酸反應(yīng)，放出的氣體與標準狀況下體積為L的O2混合后再通入水中，恰好全部吸收，則合金中銅的質(zhì)量為()A．gB．gC．gD．g答案B解析分析整個過程，金屬提供的電子等于氧氣獲得的電子，標準狀況下，n(O2)＝eq\f(L·mol－1)＝mol，設(shè)Cu、Ag的物質(zhì)的量分別為x、y，則根據(jù)質(zhì)量列方程：x×64g·mol－1＋y×108g·mol－1＝14g，根據(jù)得失電子守恒列方程：2x＋y＝mol×4＝mol，解得x＝mol；y＝mol，m(Cu)＝mol×64g·mol－1＝g。3．將g鋅粉與一定量的濃硝酸反應(yīng)生成硝酸鹽、水及氣體，當鋅粉完全反應(yīng)時收集到LNO、NO2混合氣(標準狀況下)，則所消耗硝酸的物質(zhì)的量是()A．mol B．molC．mol D．mol答案B解析鋅和濃硝酸反應(yīng)生成NO2，而與稀硝酸反應(yīng)時則生成NO，標準狀況下，n(NO2)＋n(NO)＝eq\f(L·mol－1)＝mol，即被還原的硝酸的物質(zhì)的量為mol，n(Zn)＝eq\f(g,65g·mol－1)＝mol，則生成的n[Zn(NO3)2]＝mol，可知表現(xiàn)酸性的硝酸的物質(zhì)的量為mol×2＝mol，則參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為mol＋mol＝mol?？键c硝酸和金屬反應(yīng)題點原子守恒法在硝酸和金屬反應(yīng)計算中的應(yīng)用4．銅和鎂的合金g完全溶于足量的硝酸后，再加入過量的NaOH溶液，生成g沉淀，則合金與硝酸反應(yīng)時，放出的氣體可能是()A．molNOB．molNO2和molN2O4C．molN2OD．molNO、molNO2和molN2O4答案B解析分析題意可知：Meq\o(→,\s\up7(－ne－))Mn＋eq\o(→,\s\up7(nOH－))M(OH)n，即金屬失去電子的物質(zhì)的量＝OH－的物質(zhì)的量＝HNO3得到電子的物質(zhì)的量。OH－的物質(zhì)的量為eq\f(g－g,17g·mol－1)＝mol，即可直接找出得到電子的物質(zhì)的量為mol的選項，應(yīng)選B?？键c硝酸和金屬反應(yīng)題點電子守恒在硝酸與金屬反應(yīng)計算中的應(yīng)用5．下列圖像是表示鐵跟一定量硝酸反應(yīng)時，鐵和硝酸鐵之間物質(zhì)的量(mol)的關(guān)系，其中正確的是()答案B考點硝酸和金屬反應(yīng)題點硝酸和金屬反應(yīng)圖像分析6．某100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物質(zhì)的量濃度分別是mol·L－1和mol·L－1，向該混合液中加入g銅粉，加熱，待充分反應(yīng)后，所得溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度(忽略體積變化)為()A．mol·L－1 B．mol·L－1C．mol·L－1 D．mol·L－1答案B解析解答本題要從離子反應(yīng)的角度來考慮，H2SO4提供的H＋可以和NOeq\o\al(－,3)構(gòu)成強氧化性環(huán)境，繼續(xù)氧化銅單質(zhì)。HNO3、H2SO4混合液中H＋總的物質(zhì)的量為mol，NOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量為mol，Cu的物質(zhì)的量 為mol。Cu與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3820．03molmolmolH＋量不足，應(yīng)根據(jù)H＋的物質(zhì)的量來計算。3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O83moln(Cu2＋)n(Cu2＋)＝mol×eq\f(3,8)＝5molc(Cu2＋)＝eq\f(5L)＝mol·L－1?？键c硝酸和金屬反應(yīng)題點硝酸、硫酸混合溶液和金屬反應(yīng)的計算7．將g銅與140mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解，產(chǎn)生標準狀況下的一氧化氮和二氧化氮混合氣體共L。請回答下列問題：(1)產(chǎn)生一氧化氮的體積為________L(標準狀況下)。(2)待反應(yīng)結(jié)束后，向溶液中加入VmLamol·L－1的氫氧化鈉溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉(zhuǎn)化為沉淀，則原硝酸的濃度為________mol·L－1(不必化簡)。(3)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在氫氧化鈉溶液中全部轉(zhuǎn)化為硝酸鈉，至少需要氧氣________mol。答案(1)(2)eq\f(aV×10－3＋)(3)解析(1)該過程發(fā)生兩個反應(yīng)：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。設(shè)生成的NO和NO2的物質(zhì)的量分別為x、y，則x＋y＝mol,x＋y＝mol，解得x＝mol，y＝mol，故標準狀況下V(NO)＝mol×L·mol－1＝L。(2)在反應(yīng)過程中，HNO3一部分表現(xiàn)酸性，另一部分表現(xiàn)氧化性。由溶液中的Cu2＋恰好全部轉(zhuǎn)化為沉淀，則表現(xiàn)酸性的HNO3的物質(zhì)的量為n(HNO3)＝n(NaOH)，表現(xiàn)氧化性的HNO3的物質(zhì)的量為n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)，故原硝酸中HNO3的物質(zhì)的量n(HNO3)＝n(