金属与硝酸反应的计算

1、金属与硝酸反应的计算,1、原子守恒法 2、电子得失守恒法 3、电荷守恒法 4、利用离子方程式计算法,计算方法:,1、原子守恒法,Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O,HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用以NO3-的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3物质的量。,n(反应的硝酸)=n(被还原的硝酸)+ n(未被还原的硝酸) = n(被反应的硝酸)+2n(Cu2+),例.25.6mgCu跟含有1.410-3 mol的硝酸恰好完全反 应,反应完毕后收集到的气体在标准状况下的体积为 A7.

2、84 mL B13.44 mL ( ) C15.68 mL D17.92 mL,B,解析：扩放数据,简化计算 n(Cu)=0.4mol,生成0.4molCu(NO3)2,故生成 气体为1.4mol-0.4mol2=0.6mol，气体体积为 0.622.4=13.44L。,2、电子得失守恒法,HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属电子的物质的量。,例.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2:5，则HNO3的还原产物是 （ ） A.NH4NO3 B.N2O C.NO D.NO2,AB,解析:若二价金属(M)为2mol,生成2molM(NO

3、3)2,未被还原的硝酸4mol,被还原的硝酸1mol,根据得失电子数相等,HNO3中N元素被还原成+1价,应为N2O;NH4NO3中N元素的平均化合价为+1价。答案AB。,HNO3过量时反应后溶液中（不考虑OH-）则有： c(NO3- )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)。,3、电荷守恒法,例.3.2 g铜与过量硝酸反应，硝酸被还原为NO2和NO。反应后溶液中含H+ a mol,则此时溶液中含NO3-的物质的量为_mol。,解析: 反应后的溶液中溶质是:Cu(NO3)2和HNO3。 n(NO3-)=2n(Cu)+n(H+)=20.05+a=(0.1+a)mol,(a+0.1),

4、4、利用离子方程式计算法,金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO 3- 在H2SO4提供H+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，先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或NO3-进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。,例. 1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度 分别为0.1mol/L和0.4mol/L。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 ( ) A.2.4g B.3.2g C. 6.4g D.9.6g,解析:n(H+)=0.1+0.8=0.9(mol) n(NO3-)=0.1mol 3Cu + 8H+ + 2NO3-=3

5、Cu2+2NO+4H2O 3mol 8mol 2mol 0.9mol 0.1mol NO3-不足,溶解n(Cu)=0.15mol;m(Cu)=9.6(g),B,1、金属与HNO3反应的计算,2、合金与HNO3反应的计算,5、金属与HNO3反应后，再加NaOH使金属离子沉淀的计算,4、金属与HNO3反应，产生的气体又被O2氧化成HNO3的计算,3、金属与HNO3、H2SO4混酸反应的计算,相关题型,1、金属与HNO3反应的计算,例.把7.2g铁粉投入40mL某HNO3溶液中,充分反应后剩余固体 1.6g,产生NO2和NO的混合气体0.08mol。若不考虑N2O4的存在,则 原HNO3溶液的物质的

6、量浓度为 ( ) A.3.5mol/L B.4.5mol/L C.7.0mol/L D.9.0mol/L,3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O (Fe多),Fe+4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 +NO+2H2O (Fe少),解析：,铁剩余说明应按第一个方程式进行计算，反应所消耗的铁的物质的量为0.1mol n(反应的硝酸)=n(被还原的硝酸)+ n(未被还原的硝酸) = n(被反应的硝酸)+2n(Fe 2+) =0.08mol+0.2mol =0.28mol C（HNO3） = 0.28mol/0.4L = 7.0mol/L,C,2、合金与HNO3反应的计算,

7、(2009启东模拟)某高三研究性学习小组为了测定某铜银合金的成分，将30.0g该合金溶于80mL13.5mol/L的浓HNO3中，待合金完全溶解后，收集到气体6.72L(标准状况)，并测得溶液的c(H)1mol/L，假设反应后溶液的体积仍为80mL，试计算： (1)被还原的硝酸的物质的量； (2)合金中银的质量分数。,解析： 反应所产生的气体为NO和NO2的混合气体，n（混）=0.3mol，即被还原的硝的物质的量为0.3mol. 已知n(HNO3)剩0.08mol、 n(HNO3)还原0.3mol，得硝酸银和硝酸铜中所含NO3-的物质的量为0.7mol，设合金所含铜的物质的量为x，银的物质的量

8、为y，根据得失电子守恒和氮原子守恒，列方程组如下,进而求得合金中银的质量分数为36.0%,三、金属与HNO3、H2SO4混酸反应的计算,15.有一含0.04molH2SO4、0.04molHNO3的混合稀溶液，加入足量的铜粉，加热充分反应，最终可产生气体的物质的量是 （ ） A.0.01 mol B.0.03 mol C.0.04 mol D.0.01-0.03 mol,解析:n(H+)=0.08+0.04=0.12(mol) n(NO3)=0.04mol 3Cu + 8H+ + 2NO3+=Cu2+2NO+4H2O 3mol 8mol 2mol 0.12mol 0.04mol H+不足,n(

9、NO)=0.12/4=0.03mol,例3 1.92 g铜投入一定量浓HNO3中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到672气体（标准状况），将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的2 ，恰好使气体完全溶于水中，则通入2的体积（ ） A.504 B.336 C.224 D.168,B,四、金属与HNO3反应，产生的气体又被O2氧化成HNO3的计算,解析： 反应过程为铜与硝酸反应失电子，硝酸得电子被还原为NO、NO2，接着NO、NO2与氧气和水反应重新生成硝酸，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应中失电子数等于氧气得电子数。 即(1.92

10、/64)*2=n(O2)*4 求得n(O2)=0.015mol V(O2)=336ml,五、金属与HNO3反应后，再加NaOH使金属离子沉淀的计算,例.(2000年上海市)铜和镁的合金4.6g完全溶于 浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气 体和336 mL的N2O4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 液，生成沉淀的质量为 ( ) A. 9.02g B. 8.51g C. 8.26g D. 7.04g,解析:沉淀的质量为金属Cu、Mg的质量加上OH-的质量： 由电子守恒知: Cu、Mg的物质的量之和为 n(Cu,Mg)2=4.48L/22.4L/mol+0.336L/22.4L/ mol2 n(Cu,Mg)=0.115mol 故沉淀的质量为: 4.6g+(0.115mol2)17g/mol=8.51g。,4.某单质能与浓硝酸反应，若参加反应的单质与硝酸 的物质的量之比为14，则该元素在反应中所显示的 化合价可能是 （ ） A.+1 B. +2