硝酸与金属反应计算题 Revised as of 23 November 2020与反应的一、从反应的本质看:与反应的实质是与H+和NO3- 共同作用.例如:铜与稀反应的实质是:3Cu +8H+ +2NO3-===3Cu2+ +4H2O +2NO↑Fe2+与稀反应的实质是:3Fe2+ + 4H+ + NO3-=== 3Fe3+ + 2H2O + NO↑例 1.铜粉放入稀硫酸溶液后,加热后无明显现象发生,当加入下列一种物质后,铜粉质量减少,溶液呈蓝色,同时有气体产生,该物质可能是() 。
A.Fe2 (SO4) 3B.Na2CO3C.KNO3解析: 铜不能与稀硫酸反应,但稀硫酸提供H+, 盐提供NO3-，构成强氧化条件，能溶解铜并产生气体。
答案选?C。
例2.铁铜混合物加入不足量的,反应后,剩余m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后, 剩余m2 g, 则m1与m2的关系是( )。
A. m1一定大于m2B. m1一定等于m2C. m1可能等于m2D.m1可能大于m2解析: 铁铜混合物与不足量的反应后生成盐,即溶液中的盐含有NO3-,再加稀硫酸提供H+,发生氧化还原反应,会再溶解一部分。
答案选A。
例3.已知Fe2+可以水解: Fe2+ +2H2O Fe(OH) 2+2H+，现向Fe(NO3) 2溶液中加入足量的稀硫酸,则溶液的颜色() 。
A. 浅绿色加深B.颜色变浅C.溶液变黄D.无法判断解析: 原Fe (NO3) 2溶液中含有NO3-,再加入稀硫酸提供H+,发生氧化还原反应，3Fe2+ + 4H+ + NO3- === 3Fe3+ + 2H2O + NO↑ 溶液变黄,答案选 C例4.在100 mL 混合溶液中, HNO3 和 H2SO4 的物质的量浓度分别是 mol/L, mol/L 向该混合液中加入 g铜粉,加热待充分反应后,所得溶液中 Cu2+ 的物质的量浓度是( )。
A. B. C. D.解析: 题中告诉了HNO3和H2SO4的物质的量浓度,可以求出H+ 和NO3- 的物质的量分别是 mol,mol, mol Cu,显然要判断过量, NO3- 和Cu 过量.按照 H+ 的量代入离子方程式.答案选B。
二、从在反应中的作用:参加反应的一部分显酸性,生成盐,另一部分作氧化剂,一般转化为氮的氧化物(NO或NO 2),根据氮元素守恒解题。
例5.将 mg Cu 与×10-3 mol 的浓恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为 ml。
(假设反应中只产生NO或NO 2)解析: 因为1 mol Cu参加反应生成Cu (NO3)2对应2 mol HNO3 显酸性,所以 mg Cu 完全反应,必然有×10-3 mol 的显酸性,其余的中的氮全转移到NO或NO2中,即有1 mol HNO3 作氧化剂就有1 mol 氮的氧化物(NO或NO2)。
答案 mL.。
例6.将 g 铜粉与一定量浓恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为 1120 mL。
(假设反应中只产生NO或NO 2)则消耗的物质的量为 mol。
解析: 因为 mol Cu 参加反应生成 Cu(NO3)2 对应 mol HNO3 显酸性, mol 氮的氧化物(NO或NO2)对应 mol HNO3作氧化剂,所以共消耗 mol。
答案选B。
例7.为测定某铜银合金的成分,将30 g 合金完全溶解于80 mol、浓度为? mol/L的浓中,合金完全溶解后,收集到 L(标准状况下)的气体 (假设反应中只产生NO或NO2),并测得溶液的pH=0，假设反应后溶液的体积仍80 mL。
(1)被还原的的物质的量.(2)合金中各成分.解析:(1)被还原的就是作氧化剂的,即生成的1 mol 氮的氧化物就对应 1 mol 被还原的:所以: n== mol(2)设合金中铜银的物质的量分别为x、y则显酸性的的物质的量为2x + y因为PH=0则反应后溶液的氢离子浓度为1?64x+108y=30 ①2x+y+=×–×1 ②(氮元素守恒)解得x= y=例8.将 g Cu与80 mol/L 60 mL 的充分反应,铜完全溶解,反应后溶液中的H+ 的物质的量为a mol.(假设反应中只产生NO或NO2),此时溶液中所含NO3-的物质的量为 mol。
A. B. C. a+ D. a+解析: g Cu反应后生成 mol Cu (NO3)2,再加上 HNO3 中的 NO3- 。
即得答案 C 。
三、从得失电子守恒的角度.一般情况下:失去的电子被+5价的氮得到,转化为 NO 或 NO2 ,根据得失电子解题。
例 9.在Cu与稀反应中,如果有1 mol 被还原,则被氧化的铜的物质的量为 mol。
A. 3/8B. 8/3C. 3/2D. 2/3解析: 设被氧化的铜的物质的量为x mol.则根据得失电子守恒有:1×(5-2)=2x，答案选C例10.题见例7 (3) 求生成的气体的成分。
解析: (2)已解出铜银的物质的量分别为、 ,则 NO 和 NO2的物质的量的关系式为： ×2+×1=3n(NO)+ n(NO2) ①(得失电子守恒)n(NO)+ n(NO2)= ②解得n(NO)= n(NO2)=四、从反应始态和最终状态看。
终态法的运用使许多复杂问题简单化,在化学中具有非常重要的地位。
例11.铜镁合金 g 完全溶于浓中,若反应中被还原,只产生 4480 mL NO2 气体和 336 mL N2O4气体(标准状况下).反应后的溶液中加足量NaOH溶液,生成沉淀的质量为 g。
解析: 反应中铜镁合金失去电子,最终转化为 Cu(OH)2 和 Mg(OH)2 沉淀,比较始态和终态,固体增加的质量为OH-的质量,而OH-的物质的量等于转移的电子的物质的量,再根据气体转移的电子的物质的量:n=4480 mL /22400 mL·mol-1+(336 mL/22400 mL·mol-)×2= mol。
所以沉淀的质量为: +×17= g?例 g Cu投入到一定量的浓中,铜完全溶解,生成的气体的颜色越来越浅,共收集到 672 mL 的气体(标准状况下).将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的氧气,恰好使气体完全溶于水,则通入的氧气的体积为 mL。
A. 168B. 224C. 336D. 504解析: 从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,氧气在反应中得电子,设通入的氧气的体积为x mL,则:64)×2=(x/22400) ×4 解得:x=336，答案选C。
例13.将 g 铜粉与140 mL 一定量浓恰好完全反应,铜完全溶解,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为 L.(假设反应中只产生 NO 或NO2 )请回答:(1)NO的体积为 mL；NO2的体积为 mL。
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入v mL a mol/L的 NaOH 溶液,恰好使溶液中的 Cu2+全部沉淀,则原的浓度为 a mol/L(3)欲使铜与反应生成的气体在溶液中完全转化为 NaNO3 ,至少需要30%的双氧水 g。
解析:(1)设反应中产生NO和NO2的体积分别为x、y(据得失电子守恒有)x+y=① (x/×3+(y/ ×1=64)×2?解得x= Ly= L(2)根据反应后的溶液中只有一种溶质NaNO3 ,设原的物质的量浓度为C（由氮元素守恒）则 ×C= 10-3 ×v×a + ，得原的浓度为: C= (10-3 va +/(3) 从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,双氧水在反应中得到电子,需要30%的双氧水的质量为m 则(据得失电子守恒有):64)×2=〔(30%×m)/34〕×2解得:m= g五、从极限的角度.与铁反应,随用量的不同,产物可能是 Fe(NO3)2 或 Fe(NO3)3 这时可用极限法解。
如果产生的气体产物不单一,可能也要用极限法解。
例14.把 g铁完全溶解于某浓度的中,反应只收集到 mol NO2 和 mol NO。
下列说法正确的是( )。
A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3?B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2C.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为1:3D.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为3:1解析:用极限法判断: g铁如完全转化为Fe(NO3)3转移 mol电子; 如完全转化为Fe(NO3)2转移 mol 电子,反应中实际转移×1+×3= mol 电子,所以产物中既有Fe(NO3)2又有Fe(NO3)3这,分别设Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量分别x、y，则(据得失电子守恒有) : x+y=① 2×x+3×y=②解之:x= y=，答案选D。
例?15. mol 的铜完全溶于,产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4，混合气体共 mol,该混合气体的平均相对分子量可能是()。
A. 30B. 46C. 50D. 66解析:假设 mol 气体全是NO则转移 mol 电子;假设 mol 气体全是NO2则转 mol电子；假设 mol气体全是N2O4则转移 mol电子，而实际 mol 的铜在反应中转移 mol的电子,因为介于和之间；和之间；所以用极限法判断组成可能有两种极限。
(1)气体为NO2和NO的混合气体.解:设NO2和NO的物质的量分别为x、y则(据得失电子守恒) :x+y=① x+3y=②解之:x= y=，所以平均相对分子量为:(46×9+30×1)/10=(2)气体为NO2和N2O4的混合气体:解:设NO2和N2O4的物质的量分别为x、y则(据得失电子守恒) :x+y=① x+2y=②解之:x= y=，所以平均相对分子量为:(46×4+92×1)/5=，实际分子量应介于与之间，答案选 B C。