2018-2019学年高中化学 专题讲座（十）金属与硫酸和硝酸反应的计算学案 新人教版必修1.doc

专题讲座(十)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答案：C20.3 mol Cu2S跟HNO3溶液恰好完全反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO2、NO和H2O，则未被还原的HNO3的物质的量是()A1.0 mol B1.2 molC0.3 mol D2.2 mol解析：根据原子守恒可知，未被还原的HNO3中氮原子的物质的量反应后硝酸铜中氮原子的物质的量。由Cu2S2Cu(NO3)2得，nCu(NO3)20.6 mol，所以未被还原的HNO3的物质的量是1.2 mol。答案：B3在稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中，加入铜粉。(1)若将100 mL 2 mol/L HNO3溶液和100 mL 1 mol/L H2SO4溶液混合后，加入19.2 g铜粉，微热，充分反应。若忽略溶液体积变化，溶液中c(Cu2)_mol/L；生成气体折合成标准状况下的体积为_L；若使铜粉全部溶解，还需加入1 mol/L H2SO4溶液_mL。(2)若c(SO)c(NO)5.0 molL1。取200 mL该混合酸，则能溶解铜的最大质量为_ g。解析：(1)n(HNO3)0.1 L2 mol/L0.2 mol，n(H2SO4)0.1 L1 mol/L0.1 mol，n(NO)n(HNO3)0.2 mol，溶液中的氢离子既包括硝酸电离的氢离子和硫酸电离的氢离子，所以n(H)0.2 mol20.1 mol0.4 mol。n(Cu)0.3 mol，则3Cu2NO8H=3Cu22NO4H2O3 mol2 mol 8 mol03 mol 0.2 mol0.8 mol由反应关系可以看出，NO过量，H不足，根据H计算生成的铜离子，则生成的n(Cu2)0.4 mol0.15 mol，c(Cu2)0.75 mol/L。根据中离子方程式分析可知，生成的NO是0.1 mol，折合成标准状况下的体积为2.24 L。根据中分析可知，完全溶解铜需要0.8 mol H，因此还缺少0.4 mol H，则还需要0.2 mol硫酸，即还需要200 mL 1 mol/L硫酸。(2)反应的离子方程式为3Cu2NO8H=3Cu22NO4H2O，要使溶解铜的质量最大，则氢离子和硝酸根浓度满足化学计量数关系，即物质的量之比为41，硝酸全部起氧化剂作用，设硫酸浓度为x mol/L，则硝酸浓度为(5.0x) mol/L，溶液中氢离子浓度为2x(5.0x) mol/L，则4，解得x3，硝酸浓度为2 mol/L，硝酸的物质的量为0.2 L2 mol/L0.4 mol，根据方程式可知溶解铜0.6 mol，质量是0.6 mol64 g/mol38.4 g。答案：(1)0.752.24200(2)38.4