高中 化學(xué) 必修 第二冊(cè) 第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素《專題突破(二)硝酸與金屬反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算》課件

專題突破(二)硝酸與金屬反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素1．硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算方法(1)“原子守恒法”在解題中的應(yīng)用HNO3與金屬反應(yīng)時(shí)，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中，另一部分HNO3作為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分HNO3中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量。n(HNO3)總＝x·n[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。(2)“電子守恒法”在解題中的應(yīng)用HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，HNO3中氮原子得到的電子的物質(zhì)的量等于金屬失去的電子的物質(zhì)的量，即金屬失電子的物質(zhì)的量＝n(NO2)＋3n(NO)。(3)“電荷守恒法”在解題中的應(yīng)用HNO3過量時(shí)，反應(yīng)后溶液中(不考慮OH－)有：c(NO)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金屬離子)。(4)“離子方程法”在解題中的應(yīng)用金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時(shí)，由于硝酸鹽中NO在H2SO4提供H＋的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng)，因此此類題目應(yīng)用離子方程式來(lái)計(jì)算，先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H＋或NO進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，且溶液中要符合電荷守恒。2．思維建模1．離子方程式法

在100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物質(zhì)的量濃度分別是0.4mol·L-1和0.1mol·L-1，向該混合液中加入1.92g銅粉，加熱，待充分反應(yīng)后，所得溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度是(忽略溶液體積的變化)A．0.15mol·L-1 B．0.225mol·L-1C．0.35mol·L-1 D．0.45mol·L-1√典例1解答本題要從離子反應(yīng)的角度來(lái)考慮，HNO3電離出的H＋全部消耗完之后，H2SO4提供的H＋可以和NO構(gòu)成強(qiáng)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0.06mol，NO的物質(zhì)的量為0.04mol，Cu的物質(zhì)的量為0.03mol。Cu與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)：3Cu＋8H＋＋

2NO===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O3

8

20.03mol0.06mol0.04molH＋不足量，應(yīng)根據(jù)H＋的物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算。2．原子守恒法

足量的銅和含有2.4×10-3mol硝酸的某濃硝酸完全反應(yīng)，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體22.4mL。參加反應(yīng)的銅的質(zhì)量是A．3.84×10-2g B．4.48×10-2gC．4.83×10-2g D．5.76×10-2g√典例2第一步：計(jì)算被還原硝酸的物質(zhì)的量。銅與濃硝酸可能發(fā)生的化學(xué)方程式：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。無(wú)論參加反應(yīng)比例多少，被還原的硝酸全部轉(zhuǎn)化為NO或NO2，根據(jù)氮原子守恒，則被還原硝酸的物質(zhì)的量＝收集到的氣體的物質(zhì)的量＝

＝1×10-3mol。第二步：計(jì)算生成硝酸銅的物質(zhì)的量。根據(jù)硝酸(或氮原子)守恒，參加反應(yīng)的硝酸減去被還原的，就是轉(zhuǎn)化為鹽類的硝酸，因此生成硝酸銅的物質(zhì)的量＝

＝7×10-4mol。第三步：計(jì)算銅的質(zhì)量。根據(jù)銅原子守恒，參加反應(yīng)的銅的物質(zhì)的量與生成硝酸銅的物質(zhì)的量相等，則參加反應(yīng)的銅的質(zhì)量＝7×10-4mol×64g·mol-1＝4.48×10-2g。3．電荷守恒法3.2gCu與過量硝酸(8mol·L-1，30mL)充分反應(yīng)，硝酸的還原產(chǎn)物有NO2和NO，反應(yīng)后溶液中所含H＋為amol，則此時(shí)溶液所含NO為A．a(chǎn)mol B．(0.2＋a)molC．(0.1＋a)mol D．(0.38＋a)mol√典例34．電子守恒法5.12gCu和一定質(zhì)量的稀硝酸反應(yīng)，當(dāng)Cu反應(yīng)完全時(shí)，共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體3.36L，若把裝有這些氣體的集氣瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣才能使集氣瓶充滿溶液？答案：0.896L典例4銅失去電子的物質(zhì)的量＝被還原的硝酸得到電子的物質(zhì)的量＝NO轉(zhuǎn)化為HNO3失去電子的物質(zhì)的量＝消耗的氧氣得到的電子的物質(zhì)的量，省去中間計(jì)算過程，即可簡(jiǎn)化為銅失去電子的物質(zhì)的量＝氧氣得電子的物質(zhì)的量。則有：n(Cu)×2＝n(O2)×4，n(Cu)＝

＝0.08mol，代入上式得：n(O2)＝0.04mol，V(O2)＝0.04mol×22.4L·mol-1＝0.896L。針對(duì)練1．一定質(zhì)量的金屬銅，加入50mL10mol/L的濃硝酸充分反應(yīng)后，銅完全溶解，共放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體4.48L。(1)若氣體只有NO2，計(jì)算銅的質(zhì)量。答案：6.4g一定質(zhì)量的金屬銅，加入50mL10mol/L的濃硝酸充分反應(yīng)后，若氣體只有NO2，反應(yīng)的方程式是Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，n(NO2)＝4.48L÷22.4L/mol＝0.2mol，則根據(jù)方程式可知反應(yīng)消耗的銅的物質(zhì)的量是0.1mol，則其質(zhì)量是m(Cu)＝0.1mol×64g/mol＝6.4g；(2)若氣體為NO2和NO，且硝酸也恰好完全反應(yīng)，計(jì)算銅的質(zhì)量。答案：9.6g若氣體為NO2和NO，且硝酸也恰好完全反應(yīng)，則發(fā)生的反應(yīng)有Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。假設(shè)反應(yīng)產(chǎn)生的NO2、NO的物質(zhì)的量分別是x、y；則根據(jù)反應(yīng)方程式可知：2x＋4y＝10mol/L×0.05L，x＋y＝4.48L÷22.4L/mol，解得x＝0.15mol，y＝0.05mol，則根據(jù)方程式可知反應(yīng)消耗的銅的物質(zhì)的量是×0.05mol＝0.15mol，n(Cu)＝0.15mol×64g/mol＝9.6g。針對(duì)練2．把3.86gCu-Zn合金粉末放入40mL2.0mol/L的稀硫酸