2019学年高一化学专题讲座：(10)金属与硫酸和硝酸反应的计算(必修1)

1、专题讲座( (十)金属与硫酸和硝酸反应的计算 1. 反应通式。 M + H2SO4( (浓) M(S04) )n +还原产物+ 出 0 3M + 4xHN0 3(稀)=3M(N0 s)x+xNO f + 2x0 M + 2xHN0 3(浓)=M(N0 3) )x + xNO? f+ xH?。 x 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， 1 显示氧化性的硝酸占总量的 4；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝 i 酸占总量的勺勺 2. 还原产物。 浓硫酸一- S02 浓硝酸一- N02 稀硝酸一-N0(HN0 3越稀，还原产物的价态越低，如 Zn 和很稀 的HN03反应，还原产物

2、可能是 NH4N03)。 3. 溶液中的酸。 (1) 起氧化性作用的酸转化为气体( (N0、N02、S02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 NO3的形式存有，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 HNO

3、 3中氮原子的物质的量相等。 以 Cu 与硝酸反应为例来说明： Cu + 4HNO 3(浓)=CU(NO3) )2 + 2NO2 f+ 2出0 反应中转移的 n(e一) )= 2n(Cu) = n(NO2) ),消耗的 n(HNO 3)= 2nCu(NO 3)2 + n(NO2) )。 3CU + 8HNO3( (稀)=3CU(NO3) )2 + 2NO f+ 4出0 反应中转移的 n(e_ ) = 2n(Cu) = 3n(NO)，消耗的 n(HNO 3)= 2nCu(NO 3)2 + n(NO)。 若还原产物为 NO?和 NO 的混合气体，则反应中转移的 n(e_)= 2n(Cu) = n(

4、NO2) )+ 3n(NO)，消耗的 n(HNO 3) = 2nCu(NO3) )2 + n(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 NO3氧化，故计算相 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： 3CU + 8H + + 2NO3=3CU2+ + 2NO f+ 4H2O 进行计算。 般有以下几种情况： 3CU 2NO 3 8H+ 被还原的 HNO 3量被氧化的 CU量 足量 不足 足量 3 HNO3 总量 n

5、(HNO 3) 不足 足量 足量 fn(Cu) CU总量 足量足量不足(才才) )8n( (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 1. 38.4 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()() A. 1.0X 10 3 mol B. 1.6X 10 3 mol C. 22X 10 3 mol D . 2.4X 10 3 mol 答案：C 2. 6.4 g Cu 与过量硝酸(a moLL1, 30 mL)充分反应。硝酸的还

6、原产物只有 NO?、NO。反应后溶液中含 H +为 0.1 mol。 (1)此时溶液中所含 NO3为 _ mol。 求生成的气体中 NO?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： x+ y= 0.03a mol 54 x 2+ 0.1 解之得：x= (0.045a 0.55) mol y= (0.25 0.015a) mol。 答案：(1)0.3 (2)(0.045a 0.55) mol (0.25 0.015 a) mol 3 .将 8 g Fe 置于 40 mL HNO3中微热，生成

7、气体的颜色随反应的 mol x+ 3y= 64 g mol 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 求混合气体中 NO 和 NO?的体积比。 解析：( (1)根据元素守恒，被还原的硝酸物质的量为： 未被还原的硝酸物质的量为: 警-2.* x 2= 0.2 mol 56 g mol 被还原的 HNO3和未被还原的 HNO3的物质的量之比为 0.08 : :5。 8 g 2.4 g (2)n(Fe)= 1= 0.1 mol 56 g mol n(NO) + n(NO2) )= 0.08 mol 据电子守恒：2n(Fe)= 3n(NO) + n(NO2) ) 所以 n(NO) = 0.06 mol n(NO2) = 0.02 mol 所以 n(NO)/n(NO2) )= 3 : 1, 则 V