金属与硝酸反应的计算

金属与硝酸反应的计算金属与硝酸反应的计算1 1、原子守恒法、原子守恒法2 2、电子得失守恒法、电子得失守恒法 3、电荷守恒法、电荷守恒法4 4、利用离子方程式计算法、利用离子方程式计算法计算方法计算方法:1 1、原子守恒法、原子守恒法Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O HNO3与金属反应时，一部分与金属反应时，一部分HNO3起酸的起酸的作用以作用以NO3-的形式存在于溶液中；一部分作的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的子的总物质的量等于反应消耗的HNO3物质的物质的量。量。n(n(反应的硝酸反应的硝酸)=n()=n(被还原的硝酸被还原的硝酸)+n()+n(未被还原的硝酸未被还原的硝酸)=n(=n(被反应的硝酸被反应的硝酸)+2n(Cu)+2n(Cu2+2+)例例.25.6mgCu.25.6mgCu跟含有跟含有1.4101.410-3-3 molmol的硝酸的硝酸恰好完全反恰好完全反应应,反应完毕后收集到的气体在标准状况下的体积为反应完毕后收集到的气体在标准状况下的体积为 A A7.84 mL B7.84 mL B13.44 mL ()13.44 mL ()C C15.68 mL D15.68 mL D17.92 mL17.92 mLB B解析：解析：扩放数据扩放数据,简化计算简化计算n(Cu)=0.4mol,n(Cu)=0.4mol,生成生成0.4molCu(NO0.4molCu(NO3 3)2 2,故生成故生成气体为气体为1.4mol-0.4mol2=0.6mol1.4mol-0.4mol2=0.6mol，气体体积为，气体体积为0.622.4=13.44L0.622.4=13.44L。2 2、电子得失守恒法、电子得失守恒法 HNOHNO3 3与金属的反应属于氧化还原反应，与金属的反应属于氧化还原反应，HNOHNO3 3中氮原子得电子的物质的量等于金属电子的物中氮原子得电子的物质的量等于金属电子的物质的量。质的量。例例.某二价金属与硝酸反应时，金属与硝酸所消某二价金属与硝酸反应时，金属与硝酸所消耗的物质的量之比为耗的物质的量之比为2:52:5，则，则HNOHNO3 3的还原产物的还原产物是是 （）A.NHA.NH4 4NONO3 3 B.NB.N2 2O C.NO D.NOO C.NO D.NO2 2ABAB解析解析:若二价金属若二价金属(M)(M)为为2mol,2mol,生成生成2molM(NO2molM(NO3 3)2 2,未被还未被还原的硝酸原的硝酸4mol,4mol,被还原的硝酸被还原的硝酸1mol,1mol,根据得失电子数相根据得失电子数相等等,HNO,HNO3 3中中N N元素被还原成元素被还原成+1+1价价,应为应为N N2 2O;NHO;NH4 4NONO3 3中中N N元元素的平均化合价为素的平均化合价为+1+1价。答案价。答案ABAB。HNOHNO3 3过量时反应后溶液中（不考虑过量时反应后溶液中（不考虑OHOH-）则有：）则有：c c(NO(NO3 3-)=)=c c(H(H+)+)+ncnc(M(Mn n+)(M)(Mn n+代表金属离子代表金属离子)。3 3、电荷守恒法、电荷守恒法例例.3.2 g铜与过量硝酸反应，硝酸被还原为铜与过量硝酸反应，硝酸被还原为NO2和和NO。反应后溶液中含。反应后溶液中含H+a mol,则此时溶液中则此时溶液中含含NO3-的物质的量为的物质的量为_mol。解析解析:反应后的溶液中溶质是反应后的溶液中溶质是:Cu(NO:Cu(NO3 3)2 2和和HNOHNO3 3。n(NOn(NO3 3-)=2n(Cu)+n(H)=2n(Cu)+n(H+)=20.05+a=(0.1+a)mol)=20.05+a=(0.1+a)mol(a+0.1)(a+0.1)4 4、利用离子方程式计算法、利用离子方程式计算法 金属与金属与H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3的混合酸反应时，由于硝的混合酸反应时，由于硝酸盐中酸盐中NO NO 3 3-在在H H2 2SOSO4 4提供提供H H+的条件下能继续与金属的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断过量判断,然后根据完全反应的金属或然后根据完全反应的金属或H H+或或NONO3 3-进行进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。例例.1L.1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为分别为0.1mol/L0.1mol/L和和0.4mol/L0.4mol/L。若向该混合液中加入足。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为 ()()A.2.4g B.3.2gA.2.4g B.3.2g C.6.4g D.9.6g C.6.4g D.9.6g 解析解析:n(Hn(H+)=0.1+0.8=0.9(mol)=0.1+0.8=0.9(mol)n(NO n(NO3 3-)=0.1mol)=0.1mol 3Cu +8H 3Cu +8H+2NO+2NO3 3-=3Cu=3Cu2+2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O 3mol 8mol 2mol 3mol 8mol 2mol 0.9mol 0.1mol 0.9mol 0.1mol NO NO3 3-不足不足,溶解溶解n(Cu)=0.15mol;m(Cu)=9.6(g)n(Cu)=0.15mol;m(Cu)=9.6(g)B B1、金属与、金属与HNO3反应的计算反应的计算2、合金与、合金与HNO3反应的计算反应的计算5、金属与、金属与HNO3反应后，再加反应后，再加NaOH使金属离使金属离子沉淀的计算子沉淀的计算4、金属与、金属与HNO3反应，产生的气体又被反应，产生的气体又被O2氧化氧化成成HNO3的计算的计算3、金属与、金属与HNO3、H2SO4混酸反应的计算混酸反应的计算相关题型相关题型1 1、金属与、金属与HNOHNO3 3反应的计算反应的计算例例.把把7.2g7.2g铁粉投入铁粉投入40mL40mL某某HNOHNO3 3溶液中溶液中,充分反应后剩余固体充分反应后剩余固体1.6g,1.6g,产生产生NONO2 2和和NONO的混合气体的混合气体0.08mol0.08mol。若不考虑。若不考虑N N2 2O O4 4的存在的存在,则则原原HNOHNO3 3溶液的物质的量浓度为溶液的物质的量浓度为 ()()A.3.5mol/L B.4.5mol/L C.7.0mol/L D.9.0mol/L A.3.5mol/L B.4.5mol/L C.7.0mol/L D.9.0mol/L 3 3Fe+Fe+8 8HNOHNO3 3(稀稀)=3 3Fe(NOFe(NO3 3)2 2+2 2NO+NO+4 4H H2 2O O (Fe(Fe多多)Fe+Fe+4 4HNOHNO3 3(稀稀)=Fe(NO=Fe(NO3 3)3 3+NO+NO+2 2H H2 2O O (Fe(Fe少少)解析：解析：铁剩余说明应按第一个方程式进行计算，反应所消耗的铁剩余说明应按第一个方程式进行计算，反应所消耗的铁的物质的量为铁的物质的量为0.1moln(n(反应的硝酸反应的硝酸)=n()=n(被还原的硝酸被还原的硝酸)+n()+n(未被还原的硝酸未被还原的硝酸)=n(=n(被反应的硝酸被反应的硝酸)+2n(Fe)+2n(Fe 2+2+)=0.08mol+0.2mol =0.28mol =0.08mol+0.2mol =0.28mol C C（HNO3HNO3）=0.28mol/0.4L=7.0mol/L=0.28mol/0.4L=7.0mol/L C C2 2、合金与、合金与HNOHNO3 3反应的计算反应的计算(2009启东模拟启东模拟)某高三研究性学某高三研究性学习小小组为了了测定某定某铜银合金的成分，将合金的成分，将30.0g该合金溶于合金溶于80mL13.5mol/L的的浓HNO3中，待合金完全中，待合金完全溶解后，收集到气体溶解后，收集到气体6.72L(标准状况准状况)，并，并测得溶液的得溶液的c(H)1mol/L，假，假设反反应后溶液后溶液的体的体积仍仍为80mL，试计算：算：(1)被被还原的硝酸的物原的硝酸的物质的量；的量；(2)合金中合金中银的的质量分数。量分数。解析：解析：反应所产生的气体为反应所产生的气体为NONO和和NONO2 2的混合气体，的混合气体，n n（混）（混）=0.3mol=0.3mol，即被还原的硝的物质的量为，即被还原的硝的物质的量为0.3mol.0.3mol.已知已知n n(HNO(HNO3 3)剩剩0.08mol0.08mol、n n(HNO(HNO3 3)还原原0.3mol0.3mol，得，得硝酸硝酸银和硝酸和硝酸铜中所含中所含NONO3 3-的物的物质的量的量为0.7mol0.7mol，设合合金所含金所含铜的物的物质的量的量为x x，银的物的物质的量的量为y y，根据得失，根据得失电子守恒和氮原子守恒，列方程子守恒和氮原子守恒，列方程组如下如下64x+108y=30.02x+y=0.7X=0.3Y=0.1进而求得合金中银进而求得合金中银的质量分数为的质量分数为36.0%36.0%三、金属与三、金属与HNO3、H2SO4混酸反应的计算混酸反应的计算15.15.有一含有一含0.04molH0.04molH2 2SOSO4 4、0.04molHNO0.04molHNO3 3的混合稀溶液，的混合稀溶液，加入加入足量足量的铜粉，加热充分反应，最终可产生气体的铜粉，加热充分反应，最终可产生气体的物质的量是的物质的量是 （）A.0.01 mol B.0.03 molA.0.01 mol B.0.03 molC.0.04 mol D.0.01-0.03 molC.0.04 mol D.0.01-0.03 mol解析解析:n(Hn(H+)=0.08+0.04=0.12(mol)=0.08+0.04=0.12(mol)n(NO n(NO3 3)=0.04mol)=0.04mol 3Cu +8H 3Cu +8H+2NO+2NO3 3+=Cu=Cu2+2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O 3mol 8mol 2mol 3mol 8mol 2mol 0.12mol 0.04mol 0.12mol 0.04mol H H+不足不足,n(NO)=0.12/4=0.03mol,n(NO)=0.12/4=0.03mol 例例3 3 1.92 g1.92 g铜投入一定量浓铜投入一定量浓HNOHNO3 3中，铜中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到集到672672气体（标准状况），将盛有此气体（标准状况），将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的一定体积的2 2 ，恰好使气体完全溶于水，恰好使气体完全溶于水中，则通入中，则通入2 2的体积（的体积（）A.504 A.504 B.336 B.336 C.224 C.224 D.168D.168B四、金属与四、金属与HNO3反应，产生的气体又被反应，产生的气体又被O2氧化成氧化成HNO3的计算的计算解析：解析：反应过程为铜与硝酸反应失电子，硝酸得电子被反应过程为铜与硝酸反应失电子，硝酸得电子被还原为还原为NO、NO2，接着，接着NO、NO2与氧气和水反应与氧气和水反应重新生成硝酸，在生成硝酸的这个反应里重新生成硝酸，在生成硝酸的这个反应里NO、NO2失电子，氧气得电子，由电子守恒得铜在反失电子，氧气得电子，由电子守恒得铜在反应中失电子数等于氧气得电子数。应中失电子数等于氧气得电子数。即即(1.92/64)*2=n(O2)*4求得求得n(O2)=0.015molV(O2)=336ml五、金属与五、金属与HNO3反应后，再加反应后，再加NaOH使使金属离子沉淀的计算金属离子沉淀的计算例例.(2000.(2000年上海市年上海市)铜和镁的合金铜和镁的合金4.6g4.6g完全完全溶于溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480 mL4480 mL的的NONO2 2气气体和体和336 mL336 mL的的N N2 2O O4 4气体（气体的体积已折算到标准状气体（气体的体积已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为液，生成沉淀的质量为 ()()A.9.02g B.8.51g C.8.26g D.7.04gA.9.02g B.8.51g C.8.26g D.7.04g解析解析:沉淀的质量为金属沉淀的质量为金属CuCu、MgMg的质量加上的质量加上OHOH-的质量：的质量：由电子守恒知由电子守恒知:Cu:Cu、MgMg的物质的量之和为的物质的量之和为 n(Cu,Mg)2=4.48L/22.4L/mol+0.336L/22.4L/mol2n(Cu,Mg)2=4.48L/22.4L/mol+0.336L/22.4L/mol2 n(Cu,Mg)=0.115mol n(Cu,Mg)=0.115mol 故沉淀的质量为故沉淀的质量为:4.6g+(0.115mol2)17g/mol=8.51g 4.6g+(0.115mol2)17g/mol=8.51g。4.4.某单质能与浓硝酸反应，若某单质能与浓硝酸反应，若参加反应的单质参加反应的单质与与硝酸硝酸的物质的量之比为的物质的量之比为1414，则该元素在反应中所显示的，则该元素在反应中所显示的化合价可能是化合价可能是 （）A.+1 B.+2 C.+3 D.+4A.+1 B.+2 C.+3 D.+4 BDBD解析解析:浓硝酸浓硝酸NONO2 2若为金属若为金属:金属的化合价金属的化合价 M M 被还原的硝酸被还原的硝酸 未被还原的硝酸未被还原的硝酸 NONO2 2 M(NOM(NO3 3)X X +1 1mol 1moL 1moL 12 +1 1mol 1moL 1moL 12 +2 1mol 2mol 2mol 14 +2 1mol 2mol 2mol 14 +3 1mol 3mol 3mol 16 +3 1mol 3mol 3mol 16若为非金属则为若为非金属则为+4:+4:C+4HNO C+4HNO3 3(浓浓)=CO)=CO2 2+4NO+4NO2 2+2H+2H2 2O O结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！21