硝酸与金属反应计算题解法

1、 /8 /8硝酸与金属反应计算题解法一、电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数目等于金属原子 失去的电子数目。【例1】(2007年高考理综四川卷)足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜 溶液和NO2、N204、N。的混合气体，这些气体与1.68 L 02(标准状况)混合后通入水中，所有 气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol-L-l NaOH溶液至 Cu2 +恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶()60mL45mL30mL15 mL【分析】铜与硝酸反应不管生成哪种气体，后来这些气体又全部转化成硝 酸，相当于硝酸前后没变，铜失去的电子等于氧气得到的电子，即n(O

2、2)=1.68 L / 22.4 mol-L-l= 0.075 mol假设铜有 x mol,应有：0.075x2x2 = 2xx=0.15mol CuCu(NO3)22HNO3 2NaOH液的体积是120.15mol0.3molV(NaOH)=0.3 mol/ 5mol/L = 0.06 L答案A (解析：利用电子转移数目的守恒)二、原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以N03的形式存在，一部分转化为还原产物, 这两部分中N的物质的量和反应消耗的HN03中N的物质的量相等。【例2】把2.56gCu放入盛有足量浓HN03的大试管中，立即发生化学反 应。当Cu完全反应完毕后，共生成气体1.12L(标

3、况)，求此反应中耗用纯HN03的质量是多少克？【分析】反应开始阶段，Cu与浓HN03发生如下反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2 个+2H2。随着反应的进行，HN03的浓度会逐渐降低，Cu与HN03的反应将按稀 HN03的方式进行：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO 个+4H2。以上两反应都有气体生成，分别是N02和N。，生成的1.12L气体显然是 N02和N。的混合气体积。但无论是N02还是N。，都是lmolHNO3还原生成 lmol气体，所以由混合气的物质的量，即可求出被还原的HNO3的物质的量, 即：N(HNO3)(被还原)=11.2L/ 22.4

4、mol-L-l= 0.05mol 反应中 Cu 生成 Cu(NO3)2, 所以还需消耗一定量提供NO3的HNO3设作为酸消耗的HNO3为xmolCu -Cu(NO3)2-2HN032n=0.08mol故消耗HNO3的总物质的量：nHN03（总）=nHN03（被还原）+nHN03（提供酸根）=0.05+0.08=0.13 molmHNO3=63x0.13=8.19g【答案】消耗HNO38.19g解析：因浓HNO3与Cu反应及稀HNO3与Cu的反应产物不同，很自然会从符合实际的化学反应，即先是cu与 浓HNO3反应，而后是Cu与稀HN。3反应来进行计算。但由于这两个反应的发生很难有严格的界限，所以

5、非要 计算出1.12L气体中的NO2和N。的质量分数是困难的。从前面的分析可以看出，实际上并没有必 要将NO2和N。的量分开，因生成ImolN。2或生成lmol NO都需有lmol HNO3被还原，所以运用原子守恒，只需根据生成气体的体积求出被还原HN。3的总量，然后再考虑提供酸根（N。3-）消耗的HNO3,即可求出耗用HNO3的总质量。从解此题可以看出，对于一些看来比较复杂的计算，要作认真 的分析，排除各种干扰因素，设法简解、巧解这类问题。例3铜与lmol/L的硝酸反应，如果N03浓度下降了0.2mol/L,则溶液中()A.0.2mol-L-lB.0.4mol-L-lC.0.6mol-L-l

6、D.0.8 mol-L-1【分析】此题关键在于N03变为一氧化氮后，多余的氧要与氢离子结合为 水，所以有关系：N03NO202H2。4H+C (H+)同时下降140.2moln=0.8mol答案D (解析：利用原子数目的守恒)三、利用离子方程式计算：硝酸与硫酸或者盐酸混合液时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计 算，应用离子方程式计算，H+的物质的量为硫酸或盐酸和硝酸中的H+物质的量 之和。【例4】在某100mL混合酸中，HN03物质的量浓度为0.4mol-L-l, HCI物质的量浓度0.2molLl,向其中加入L92g铜粉、微热，待充分反应后，溶液中Cu2+物质的量浓度()A.0.15mol

7、-L-lB.0.3mol-L-lC.0.225mohL-lD .无法计.算 / 8 # / 8【分析】从题目中看出铜粉只与硝酸反应，先判断出铜粉过量，然后用不 足的硝酸的量来算就上当了，原因在于铜粉与硝酸反应之后生成硝酸铜，溶液 中还有硝酸根，并且有HCI提供的H+,所以应用以下关系计算：3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+ + 2N。个 + 4H2O约为38230.030.060.4n从上面关系来看，H+的量不足，用H+的量来计算：n=0.06x-L-l答案C （解析：利用反应的离子方程式）四、铁与稀硝酸的反应特殊Fe与稀硝酸的反应的原理：Fe （少）+4HNO3=Fe（NO3

8、）3+NO个+2H2。3Fe （足）+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO/T+4H2O特点：不管生成的硝酸盐的成分如何，被还原的HN03物质的量一定是参加反应 的HN03的物质的量的。【例5】含有ngHN03的稀硝酸跟mg铁粉充分反应，铁完全溶解，生成一 氧化氮气体。已知反应中有n/4g HN03被还原，则n : m不可能是A.3:1B.3:2C.4:1D.9:2【分析】法一： / 8 #/8溶液中为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2的混合物，消耗HN03应在(1)和(2)之间，即法二：直接根据Fe与稀硝酸反应不管产物如何，被还原的HN03物质的量一定是 参加反应的HN03的物质的量的，极限法考虑两种情况，综合答案应介于两者 之间即答案B (解析：本题用了两种解法，相对来说，法一从原理出发，法二直观简单，这就需 要对稀硝酸与铁反应的实质很清楚，解题过程便会简便，这些简解，巧解的方 法，应注意平日积累。【例6】a g铁屑与含bg硝酸的硝酸溶液恰好完全反应，若a: b=1:3,则 起氧化剂作用的硝酸质量克数为A. a B.3a/4C. b/2D. b/4【分析】由于硝酸是强氧化性酸，在与铁反应时：Fe (少)+4HNO3=Fe(NO3)3+NO/T+2H2O3Fe (足)+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO/T+4H2O不管生成的硝酸盐的成分如何，被还原的