金屬與硝酸反應(yīng)的計算

1、金屬與硝酸反應(yīng)的計算,1、原子守恒法 2、電子得失守恒法 3、電荷守恒法 4、利用離子方程式計算法,計算方法:,1、原子守恒法,Cu + 4HNO3(濃) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O,HNO3與金屬反應(yīng)時，一部分HNO3起酸的作用以NO3-的形式存在于溶液中；一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3物質(zhì)的量。,n(反應(yīng)的硝酸)=n(被還原的硝酸)+ n(未被還原的硝酸) = n(被反應(yīng)的硝酸)+2n(Cu2+),例.25.6mgCu跟含有1.410-3 mol的硝酸恰好完全反 應(yīng),反應(yīng)完畢后收集到的氣體在標準狀況下的體積為 A7.

2、84 mL B13.44 mL ( ) C15.68 mL D17.92 mL,B,解析：擴放數(shù)據(jù),簡化計算 n(Cu)=0.4mol,生成0.4molCu(NO3)2,故生成 氣體為1.4mol-0.4mol2=0.6mol，氣體體積為 0.622.4=13.44L。,2、電子得失守恒法,HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬電子的物質(zhì)的量。,例.某二價金屬與硝酸反應(yīng)時，金屬與硝酸所消耗的物質(zhì)的量之比為2:5，則HNO3的還原產(chǎn)物是 （ ） A.NH4NO3 B.N2O C.NO D.NO2,AB,解析:若二價金屬(M)為2mol,生成2molM(NO

3、3)2,未被還原的硝酸4mol,被還原的硝酸1mol,根據(jù)得失電子數(shù)相等,HNO3中N元素被還原成+1價,應(yīng)為N2O;NH4NO3中N元素的平均化合價為+1價。答案AB。,HNO3過量時反應(yīng)后溶液中（不考慮OH-）則有： c(NO3- )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金屬離子)。,3、電荷守恒法,例.3.2 g銅與過量硝酸反應(yīng)，硝酸被還原為NO2和NO。反應(yīng)后溶液中含H+ a mol,則此時溶液中含NO3-的物質(zhì)的量為_mol。,解析: 反應(yīng)后的溶液中溶質(zhì)是:Cu(NO3)2和HNO3。 n(NO3-)=2n(Cu)+n(H+)=20.05+a=(0.1+a)mol,(a+0.1),

4、4、利用離子方程式計算法,金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時，由于硝酸鹽中NO 3- 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)用離子方程式來計算，先作過量判斷,然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H+或NO3-進行相關(guān)計算，且溶液中要符合電荷守恒。,例. 1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物質(zhì)的量濃度 分別為0.1mol/L和0.4mol/L。若向該混合液中加入足 量的銅粉，則最多能溶解銅粉的質(zhì)量為 ( ) A.2.4g B.3.2g C. 6.4g D.9.6g,解析:n(H+)=0.1+0.8=0.9(mol) n(NO3-)=0.1mol 3Cu + 8H+ + 2NO3-=3

5、Cu2+2NO+4H2O 3mol 8mol 2mol 0.9mol 0.1mol NO3-不足,溶解n(Cu)=0.15mol;m(Cu)=9.6(g),B,1、金屬與HNO3反應(yīng)的計算,2、合金與HNO3反應(yīng)的計算,5、金屬與HNO3反應(yīng)后，再加NaOH使金屬離子沉淀的計算,4、金屬與HNO3反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體又被O2氧化成HNO3的計算,3、金屬與HNO3、H2SO4混酸反應(yīng)的計算,相關(guān)題型,1、金屬與HNO3反應(yīng)的計算,例.把7.2g鐵粉投入40mL某HNO3溶液中,充分反應(yīng)后剩余固體 1.6g,產(chǎn)生NO2和NO的混合氣體0.08mol。若不考慮N2O4的存在,則 原HNO3溶液的物質(zhì)的

6、量濃度為 ( ) A.3.5mol/L B.4.5mol/L C.7.0mol/L D.9.0mol/L,3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O (Fe多),Fe+4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 +NO+2H2O (Fe少),解析：,鐵剩余說明應(yīng)按第一個方程式進行計算，反應(yīng)所消耗的鐵的物質(zhì)的量為0.1mol n(反應(yīng)的硝酸)=n(被還原的硝酸)+ n(未被還原的硝酸) = n(被反應(yīng)的硝酸)+2n(Fe 2+) =0.08mol+0.2mol =0.28mol C（HNO3） = 0.28mol/0.4L = 7.0mol/L,C,2、合金與HNO3反應(yīng)的計算,

7、(2009啟東模擬)某高三研究性學(xué)習(xí)小組為了測定某銅銀合金的成分，將30.0g該合金溶于80mL13.5mol/L的濃HNO3中，待合金完全溶解后，收集到氣體6.72L(標準狀況)，并測得溶液的c(H)1mol/L，假設(shè)反應(yīng)后溶液的體積仍為80mL，試計算： (1)被還原的硝酸的物質(zhì)的量； (2)合金中銀的質(zhì)量分數(shù)。,解析： 反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體為NO和NO2的混合氣體，n（混）=0.3mol，即被還原的硝的物質(zhì)的量為0.3mol. 已知n(HNO3)剩0.08mol、 n(HNO3)還原0.3mol，得硝酸銀和硝酸銅中所含NO3-的物質(zhì)的量為0.7mol，設(shè)合金所含銅的物質(zhì)的量為x，銀的物質(zhì)的量

8、為y，根據(jù)得失電子守恒和氮原子守恒，列方程組如下,進而求得合金中銀的質(zhì)量分數(shù)為36.0%,三、金屬與HNO3、H2SO4混酸反應(yīng)的計算,15.有一含0.04molH2SO4、0.04molHNO3的混合稀溶液，加入足量的銅粉，加熱充分反應(yīng)，最終可產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量是 （ ） A.0.01 mol B.0.03 mol C.0.04 mol D.0.01-0.03 mol,解析:n(H+)=0.08+0.04=0.12(mol) n(NO3)=0.04mol 3Cu + 8H+ + 2NO3+=Cu2+2NO+4H2O 3mol 8mol 2mol 0.12mol 0.04mol H+不足,n(

9、NO)=0.12/4=0.03mol,例3 1.92 g銅投入一定量濃HNO3中，銅完全溶解，生成氣體顏色越來越淺，共收集到672氣體（標準狀況），將盛有此氣體的容器倒扣在水中，通入標準狀況下一定體積的2 ，恰好使氣體完全溶于水中，則通入2的體積（ ） A.504 B.336 C.224 D.168,B,四、金屬與HNO3反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體又被O2氧化成HNO3的計算,解析： 反應(yīng)過程為銅與硝酸反應(yīng)失電子，硝酸得電子被還原為NO、NO2，接著NO、NO2與氧氣和水反應(yīng)重新生成硝酸，在生成硝酸的這個反應(yīng)里NO、NO2失電子，氧氣得電子，由電子守恒得銅在反應(yīng)中失電子數(shù)等于氧氣得電子數(shù)。 即(1.92

10、/64)*2=n(O2)*4 求得n(O2)=0.015mol V(O2)=336ml,五、金屬與HNO3反應(yīng)后，再加NaOH使金屬離子沉淀的計算,例.(2000年上海市)銅和鎂的合金4.6g完全溶于 濃硝酸，若反應(yīng)中硝酸被還原只產(chǎn)生4480 mL的NO2氣 體和336 mL的N2O4氣體（氣體的體積已折算到標準狀 況），在反應(yīng)后的溶液中，加入足量的氫氧化鈉溶 液，生成沉淀的質(zhì)量為 ( ) A. 9.02g B. 8.51g C. 8.26g D. 7.04g,解析:沉淀的質(zhì)量為金屬Cu、Mg的質(zhì)量加上OH-的質(zhì)量： 由電子守恒知: Cu、Mg的物質(zhì)的量之和為 n(Cu,Mg)2=4.48L/22.4L/mol+0.336L/22.4L/ mol2 n(Cu,Mg)=0.115mol 故沉淀的質(zhì)量為: 4.6g+(0.115mol2)17g/mol=8.51g。,4.某單質(zhì)能與濃硝酸反應(yīng)，若參加反應(yīng)的單質(zhì)與硝酸 的物質(zhì)的量之比為14，則該元素在反應(yīng)中所顯示的 化合價可能是 （ ） A.+1 B. +2