专题七 微专题-守恒法突破硝酸与金属反应的相关计算学案及训练

1、3 3 2 3 2 3 2 32 2 3 3 ， 阴离子只有 NO 2 3 3 3 3 3 3 3 3 2 3 专题七 微专题守恒法突破硝酸与金属反应的相关计算学案及训练知识梳理一、思维模型二、常用的计算方法(以 Cu 与硝酸反应为例)1原子守恒法反应前所有的 N 只存在于 HNO 中，反应后含 N 的物质有 HNO 的还原产物(假设有 NO 、 NO)和 Cu(NO ) ，若 HNO 过量，则过量 HNO 中也含 N，则有 n(N)n(NO )n(NO)3 2 3 3 22nCu(NO ) n(HNO ) (N 原子守恒)。3 2 3 剩2电子守恒法反应中失去电子的是参加反应的 Cu，Cu2

2、e =Cu2 ；得到电子的是被还原的 HNO (假设 还原产物为 NO 、NO)，NO e =NO 、NO 3e =NO。根据得失电子守恒，则有 2n(Cu) n(NO )3n(NO)。若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧化物 完全生成硝酸，由于开始反应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又变回了硝酸，所 以相当于铜失去的电子最终由氧气得到，则有 2n(Cu)n(O )。3电荷守恒法在 Cu 与 HNO 反应后的溶液中，若 HNO 不过量，阳离子只有 Cu2 3(此类计算不考虑H O 电离出的极少量的H 、OH )；若 HNO 过量，溶液中的阳离子有Cu2 和 H ，

3、阴离子只有 NO 。则有：(1)若 HNO 不过量：n(NO )2n(Cu2 )；(2)若 HNO 过量：n(NO ) 2n(Cu2 )n(H )。4离子方程式计算法金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中 NO 在硫酸提供 H 的条件下能继续与金 属反应，故此类题目应用离子方程式来计算 3Cu8H 2NO =3Cu2 2NO4H O。先 作过量判断，然后根据完全反应的金属或 H 或 NO 进行相关计算，且要符合电荷守恒。 三、常见两种计算2 3 3 3 33 3 23 3 33 23 2 3 3 3 2 1硝酸与铜反应浓硝酸与足量的铜反应，开始浓硝酸被还原为 NO ，随着反应的进行，浓硝

4、酸变稀，稀硝酸 被还原为 NO，向反应后的溶液中加稀硫酸，NO 又被还原为 NO。2稀硝酸与铁反应(铁的常见价态：2、3)Fe(少量)4HNO (稀)=Fe(NO ) NO2H O；3 3 3 23Fe(过量)8HNO (稀)=3Fe(NO ) 2NO4H O。3 3 2 2nHNO 4，产物为 Fe(NO ) ； nFenHNO 8 ，产物为 Fe(NO ) ； nFe 38 nHNO 4，产物为 Fe(NO ) 和 Fe(NO ) 。 3 nFe强化训练强化训练1将 3.2 g Cu 跟 30.0 mL 10.0 molL1的 HNO 充分反应，还原产物有 NO 和 NO ，若反应后溶液中

5、有 a mol H A0.5a molC0.1a mol答案 B，则此时溶液中含 NO 的物质的量为( )B(0.1a) molD2a mol解析 根据溶液中的电荷守恒，n(NO )n(H )2n(Cu2 )，n(Cu23.2 g) 0.05 mol， 64 gmol 1所以 n(NO)a mol0.05 mol2(a0.1) mol。2将 14 g 铜银合金与足量的硝酸反应，放出的气体与标准状况下体积为 1.12 L 的 O 混合后2再通入水中，恰好全部吸收，则合金中铜的质量为( )A4.8 g B3.2 g C6.4 g D10.8 g答案 B1.12 L解析 分析整个过程，金属提供的电子

6、等于氧气获得的电子，标准状况下，n(O )22.4 Lmol 10.05 mol，设 Cu、Ag 的物质的量分别为x、y，则根据质量列方程：x64gmol 1y108 gmol 1 14 g，根据得失电子守恒列方程：2xy0.05 mol40.2 mol，解得 x0.05 mol、y0.1 mol，m(Cu)0.05 mol64 gmol13.2 g。3将 19.5 g 锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体，当锌粉完全反应时收集到 11.2 L NO、NO 混合气(标准状况下)，则所消耗硝酸的物质的量是( )2A1.2 molC0.9 mol答案 BB1.1 molD0.8 mol2

7、2 3 2 ne nOH n 3 3 3 3 22 3 3 3 3 解析 锌和浓硝酸反应生成 NO ，而与稀硝酸反应时则生成 NO，标准状况下，n(NO )n(NO)11.2 L22.4 Lmol10.5 mol，即被还原的硝酸的物质的量为 0.5 mol，n(Zn)19.5 g0.3 mol，65 gmol 1则生成的 nZn(NO ) 0.3 mol，可知表现酸性的硝酸的物质的量为 0.3 mol20.6 mol，则 参加反应的硝酸的物质的量为 0.5 mol0.6 mol1.1 mol。4铜和镁的合金 4.6 g 完全溶于足量的硝酸后，再加入过量的 NaOH 溶液，生成 9.7 g 沉淀

8、， 则合金与硝酸反应时，放出的气体可能是( )A0.2 mol NOB0.2 mol NO 和 0.05 mol N O2 2 4C0.1 mol N O2D0.1 mol NO、0.1 mol NO 和 0.1 mol N O2 2 4答案 B解析分析题意可知：MMnM(OH) ，即金属失去电子的物质的量OH的物质9.7 g4.6 g的量HNO 得到电子的物质的量。OH 的物质的量为 0.3 mol，即可直接找出17 gmol 1得到电子的物质的量为 0.3 mol 的选项，应选 B。5(2019武汉高一检测)如图表示 Cu 与 HNO 反应的量的关系，A、B、C、D 四点中表示铜3与稀硝酸

9、反应中被还原的 HNO 与 Cu 的量的关系的点是( )答案 A解析 Cu 与稀硝酸反应的化学方程式为 3Cu8HNO (稀)=3Cu(NO ) 2NO4H O，由1化学方程式可知参加反应的 HNO 只有 被还原，故被还原的 HNO 与 Cu 的关系为 3Cu42HNO (被还原)。36稀 HNO 的还原产物可以是NO、N O、N 、NH NO 。在稀 HNO 和 Zn 的反应3 2 2 4 3 3中，若有 1 mol HNO 参加反应，则有 0.8 mol 电子转移，由此推断稀 HNO 的还原产物可能 为( )A仅 B或 C或 D仅答案 B解析 1 mol 硝酸参加反应，反应中硝酸表现为酸性

10、和氧化性，转移电子 0.8 mol ，则应生成2 4 31 2 43 3 2 43 3 2 3 2 3 3 22 0.4 mol Zn(NO ) ，设稀 HNO 的还原产物中氮元素的化合价为 x，若有 0.2 mol 硝酸被还原，3 2 3则有 0.2 mol (5x)0.8 mol ，解得 x1，应生成 N O；若有 0.1 mol 硝酸被还原，则有 0.1 mol(5x)0.8 mol，解得 x3，应生成 NH NO ，故稀 HNO 的还原产物为N O4 3 3 2或NH NO 。7某 100 mL 混合液中，HNO 和 H SO 的物质的量浓度分别是 0.4 molL3 2 4和 0.1

11、 molL1，向该混合液中加入 1.92 g 铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中 Cu2 的物质的量浓度(忽 略体积变化)为( )A0.15 molL 1B0.225 molL 1C0.35 molL1D0.45 molL1答案 B解析 解答本题要从离子反应的角度来考虑，H SO 提供的 H 可以和 NO 构成强氧化性环 境，继续氧化铜单质。HNO 、H SO 混合液中 H 总的物质的量为 0.06 mol，NO 的物质的 量为 0.04 mol，Cu 的物质的量为 0.03 mol。Cu 与稀硝酸发生反应：3Cu 8H 2NO =3Cu2 2NO4H O3 8 2003 mol 0.06

12、mol 0.04 molH 量不足，应根据 H 的物质的量来计算。 3Cu8H 2NO =3Cu2 2NO4H O8 30.06 mol n(Cu2 )3n(Cu2 )0.06 mol 0.022 5 mol80.022 5 molc(Cu2 ) 0.225 molL0.1 L1。8将 32.64 g 铜与 140 mL 一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下的一氧化氮 和二氧化氮混合气体共 11.2 L。请回答下列问题：(1)产生一氧化氮的体积为_L(标准状况下)。(2)待反应结束后，向溶液中加入 V mL a molL1的氢氧化钠溶液，恰好使溶液中的 Cu2全部转化为沉淀，则原硝酸

13、的浓度为_molL 1(不必化简)。(3) 欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠，至少需要氧气 _mol。答案aV10 30.5(1)5.824 (2)0.14(3)0.255解析(1) 该过程发生两个反应： 3Cu 8HNO ( 稀 )=3Cu(NO ) 2NO 4H O ， Cu 3 3 3 3 2 3 3 34HNO (浓)=Cu(NO ) 2NO 2H O。设生成的 NO 和 NO 的物质的量分别为 x、y，则 3 3 2 2 2 2xy0.5 mol,1.5x0.5y0.51 mol，解得 x0.26 mol，y0.24 mol，故标准状况下 V(NO) 0.26 mol22.4 Lmol 1 5.824 L。(2)在反应过程中，HNO 一部分表现酸性，一部分表现氧化性。由溶液中的 Cu 23恰好全部转化为沉淀，则表现酸性的 HNO 的物质的量为 n(HNO )n(NaOH)，表现氧化性的 HNO 的 物质量为 n(HNO )n(NO)n(NO )，故原