高中化学 专题讲座（六）金属与硫酸和硝酸反应的计算 鲁科版必修1

金属与硫酸和硝酸反应的计算1反应通式。MH2SO4(浓)M(SO4)n还原产物H2O3M4xHNO3(稀)=3M(NO3)xxNO2xH2OM2xHNO3(浓)=M(NO3)xxNO2xH2Ox为金属的化合价。由以上两通式可以看出，稀硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的。2还原产物。浓硫酸SO2浓硝酸NO2稀硝酸NO(HNO3越稀，还原产物的价态越低，如Zn和很稀的HNO3反应，还原产物可能是NH4NO3)。3溶液中的酸。(1)起氧化性作用的酸转化为气体(NO、NO2、SO2等)，起氧化性作用的酸的物质的量等于生成气体的物质的量。(2)起酸性作用的酸转移到生成物的盐中，其物质的量可以由阳离子的物质的量求得。(3)没参加反应的酸，可根据溶液中H的物质的量求得。4常用方法。(1)电子守恒法。硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。(2)原子守恒法。硝酸与金属反应后，一部分以NO的形式存在，一部分转化为还原产物(NO、NO2等)，这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。以Cu与硝酸反应为例来说明：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O反应中转移的n(e)2n(Cu)n(NO2)，消耗的n(HNO3)2nCu(NO3)2n(NO2)。3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O反应中转移的n(e)2n(Cu)3n(NO)，消耗的n(HNO3)2nCu(NO3)2n(NO)。若还原产物为NO2和NO的混合气体，则反应中转移的n(e)2n(Cu)n(NO2)3n(NO)，消耗的n(HNO3)2nCu(NO3)2n(NO2)n(NO)。5金属与稀硝酸和稀硫酸的混合酸反应。金属与硝酸和硫酸的混合酸反应时，金属与硝酸反应生成的硝酸盐在酸性条件下，相当于稀硝酸，金属会继续被NO氧化，故计算有关物质的量时，要按离子方程式进行。例如，Cu与硝酸和硫酸的混合酸反应时，要按离子方程式：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O进行计算。一般有以下几种情况：3Cu2NO8H被还原的HNO3量被氧化的Cu量足量不足足量HNO3总量n(HNO3)不足足量足量n(Cu)Cu总量足量足量不足n(H)n(H)由此看出，在不同的情况，HNO3可部分被还原，也可全部被还原，Cu也是可部分或可全部被氧化。练习_138.4 mg Cu与适量的浓硝酸反应，Cu全部反应后，共收集到22.4 mL气体(标准状况下)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是()A1.0103 mol B1.6103 molC2.2103 mol D2.4103 mol解析：Cu跟浓硝酸反应的化学方程式为Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。随着反应的进行，浓硝酸会逐渐变成稀硝酸，反应则变为3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。方法一：极端假设法n(Cu)6.0104 mol若38.4 mg Cu全部与浓硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸为：6.0104 mol42.4103 mol；若38.4 mg Cu全部与稀硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸为：6.0104 mol1.6103 mol 。事实上Cu先与浓硝酸反应，浓硝酸变稀后，又与稀硝酸反应。消耗的硝酸应在1.6103 mol和2.4103 mol之间。观察选项，可知应选C。方法二：物料守恒法参加反应的硝酸一部分作酸，一部分作氧化剂被还原(其中一部分被还原为NO2，另一部分被还原为NO)。n(HNO3)nHNO3(作酸)nHNO3(作氧化剂)2nCu(NO3)2n(NO2)n(NO)22.2103mol。答案：C26.4 g Cu与过量硝酸(a molL1，30 mL)充分反应。硝酸的还原产物只有NO2、NO。反应后溶液中含H为0.1 mol。(1)此时溶液中所含NO为_mol。(2)求生成的气体中NO2和NO的物质的量各为多少(用含有a的式子表示)?解析：设生成气体中NO2、NO的物质的量分别为x、y，则由题意得以下方程组：解之得：x(0.045a0.55) moly(0.250.015a) mol。答案：(1)0.3(2)(0.045a0.55) mol (0.250.015 a) mol3将8 g Fe置于40 mL HNO3中微热，生成气体的颜色随反应的进行由深变浅，充分反应后得标准状况下的气体为1.792 L，此时剩余2.4 g固体，求：(1)该反应中被还原的硝酸和未被还原的硝酸的质量比；(2)求混合气体中NO和NO2的体积比。解析：(1)根据元素守恒，被还原的硝酸物质的量为：n(HNO3)n(NO、NO2)0.08 mol未被还原的硝酸物质的量为：n(HNO3)2n(Fe)20.2 mol被还原的HNO3和未被还原的HNO3的物质的量之比为0.080.225。(2)n(Fe)0.1 moln(NO)n(NO2)0.08 mol据电子守恒：2n(Fe)3n(NO)n(NO2)所以：n(NO)0.06 moln(NO2)0.02 mol所以：n(NO)/n(NO2)31，则V(NO)/V(NO2)31。答案：(1)25(2)31