微型专题(十一)硝酸与金属反应的计算
例
(2018·江苏省南菁高中期末)为了测定某铜银合金的组成，将30.0 g合金溶于80.0 mL 13.5 mol·L－1的浓HNO3中。
待合金完全溶解后，收集到气体6.72 L(标准状况下)并测得H＋浓度为1 mol·L－1。
假设反应后溶液的体积为80.0 mL，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________。
(3)确定6.72 L气体中各成分的物质的量________。
金属与硝酸反应时，常用守恒法确定硝酸与金属量的关系：
(1)原子守恒：n(参加反应的HNO3)＝n(硝酸盐中的NO－3)＋n(还原产物中的N原子)。
(2)电子守恒：金属失去电子的物质的量＝HNO3中N转化为还原产物时得到电子的物质的量。
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硝酸与金属反应的计算方法
(1)思维导图
(2)计算方法
①原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO－3的形式存在于溶液中，另一部分HNO3作为氧化剂转化为还原产物，这两部分HNO3中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。
②得失电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。
③电荷守恒法：HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)有c(NO－3)＝c(H＋)＋xc(M x＋)(M x＋代表金属离子)。
④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，故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NO－3进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。
变式
(2019·长沙市雅礼中学期末)足量的铜与一定体积的浓硝酸充分反应后生成硝酸铜以及NO2和NO的混合气体，若将所得到的气体与3.36 L标准状况下氧气混合后充入足量水中，气体恰好完全反应得到硝酸。
则向反应后的溶液中加入4 mol·L－1的氢氧化钠溶液使其中的铜离子恰好完全沉淀，需要消耗氢氧化钠的溶液的体积是()
A．200 mL B．180 mL C．150 mL D．100 mL
1．足量的铜和含有2.4×10－3 mol硝酸的某浓硝酸完全反应，共收集到标准状况下气体22.4 mL。
参加反应的铜的质量是()
A．38.4×10－3 g B．44.8×10－3 g
C．48.3×10－3 g D．57.6×10－3 g
2．(2019·哈尔滨师大附中月考)铜与一定量浓硝酸恰好完全反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混
合气体，将这些气体与0.84 L O 2(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5 mol·L －
1 NaOH 溶液至Cu 2＋
恰好完全沉淀，消耗NaOH 溶液的体积是( ) A ．60 mL B ．45 mL C ．30 mL D ．15 mL
3．(2019·大同市一中期末)将Mg 、Cu 组成的m g 混合物投入适量稀HNO 3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO 气体为0.896 L(标准状况)，向反应后溶液中加入2 mol·L －
1 NaOH 溶液60 mL 时，金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀的质量为( ) A ．(m ＋2.28) g B ．(m ＋2.04) g C ．(m ＋3.32) g
D ．(m ＋4.34) g
4．(2019·南菁高中期末)在某100 mL 混合酸中，HNO 3物质的量浓度为0.4 mol·L －1，H 2SO 4物质的量浓度为0.2 mol·L －
1。
向其中加入1.92 g 铜粉微热，待充分反应后，溶液中Cu 2＋
物质的量浓度约为( ) A ．0.15 mol·L －
1 B ．0.3 mol·L －
1 C ．0.225 mol·L －1
D ．无法计算
5．(2018·吉林省实验中学期中)a mol FeS 与b mol FeO 投入到V L 、c mol·L －1
的硝酸溶液中充分反应，产生
NO 气体，所得澄清溶液成分可看作是Fe(NO 3)3和H 2SO 4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为( ) ①(a ＋b )×63 g ②(a ＋b )×189 g ③(Vc －a ＋b 3) mol ④(Vc －9a ＋b 3) mol
A ．①④
B ．②③
C ．①③
D ．②④
6．(2018·大连市普兰店区二中期末)向某HNO 3和Fe(NO 3)3的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇空气变红棕色，溶液中Fe 2＋
浓度和加入Fe 粉的物质的量之间的关系如下图所示， 则原稀溶液中HNO 3和Fe(NO 3)3的物质的量浓度之比为( )
A ．4∶1
B ．3∶1
C ．2∶1
D ．1∶1
7．质量为16.6 g 的铜、银合金，加入50 mL 10 mol·L －
1 的浓硝酸充分反应后，金属完全溶解，放出气体NO 2(不考虑N 2O 4)和NO 共4.48 L(标准状况)，且这两种气体的物质的量之比为1∶1，合金中铜的质量为________。