高中化学-自然界中的元素 本章总结

高中化学-自然界中的元素本章总结

热点专题突破

REDIANZHUANTITUPO

专题关于硝酸与金属反应的计算方法

1.得失电子守恒法

硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数.

如果金属被HNO

3溶解后，产生的NO x气体(NO

2

、NO)与O

2

充分混合后又用H

2

O恰好完全吸

收，则金属失去的电子数等于消耗的O

2

得到的电子数.

2．原子守恒法

硝酸与金属反应时，HNO

3中的NO－

3

一部分仍以NO－

3

的形式存在，另一部分转化为还原产物，

这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的HNO

3

中N的物质的量相等.

3．利用离子方程式计算

硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用HNO

3

与金属反应的化学方程式

计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO－

3

与硫酸电离出的H＋仍能继续与金属反

应，如3Cu＋8H＋＋2NO－

3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H

2

O.

4．如果金属被HNO

3

溶解后，再向溶液中滴加NaOH溶液使金属阳离子恰好完全沉淀，则

金属失去电子的物质的量等于HNO

3

得到电子的物质的量，也等于生成氢氧化物时消耗的OH－的物质的量，因此，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)＝m(金属)＋n(e－)×17 g·mol－1[因为M――→

－n e－

M n ＋，M n ＋――→＋n OH －

M(OH)n ].

例1 38.4 mg Cu 与适量的浓硝酸反应，Cu 全部反应后，共收集到22.4 mL(标准状况下)气体.反应消耗的HNO 3的物质的量是( )

A ．1.0×10－3 mol

B ．1.6×10－3 mol

C ．2.2×10－3 mol

D ．2.4×10－3 mol

[解析] Cu 跟浓硝酸反应的化学方程式为Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O.随着反应的进行，浓硝酸会逐渐变成稀硝酸，反应则变为3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O.

方法一：极端假设法

n (Cu)＝38.4×10－3 g 64 g·mol

－1＝6.0×10

－4

mol 若38.4 mg Cu 全部与浓硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸的物质的量为6.0×10－4 mol×4 ＝2.4×10－3 mol ，产生的NO 2标准状况下的体积为6.0×10－4 mol×2×22.4 L·mol －

1

×103＝26.88 mL ；若38.4 mg Cu 全部与稀硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸的物质的量为

6.0×10－4 mol×83＝1.6×10－3 mol ，产生的NO 标准状况下的体积为6.0×10－4 mol×2

3×22.4

L·mol －1×103＝8.96 mL.事实上Cu 应先与浓硝酸反应，浓硝酸变稀后，又与稀硝酸反应，所以消耗的硝酸的物质的量应在1.6×10－3 mol 和2.4×10－3 mol 之间.观察选项可知应选C.

方法二：物料守恒法

参加反应的硝酸一部分作酸，一部分作氧化剂被还原(其中一部分被还原为NO 2，另一部分被还原为NO)，故n (HNO 3)＝n [HNO 3(作酸)]＋n [HNO 3(作氧化剂)]＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO 2)＋n (NO)＝2×38.4×10－3 g 64 g·mol －1＋22.4×10－3 L 22.4 L·mol

－1＝2.2×10

－3

mol. [答案] C

例2 足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO 2、NO 的混合气体，这些气体与1.68 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，则消耗NaOH 溶液的体积是( )

A ．60 mL

B ．45 mL

C ．30 mL

D ．15 mL

[解析] 由题意分析反应过程中的转化关系：

HNO 3――→Cu NO 2、NO ――→O 2(H 2O )HNO 3

由此可知Cu 失去的电子全部转移给了O,2Cu ――→4e －

O 2，则n (Cu)＝2n (O 2)＝ 1.68 L×2

22.4 L·mol －1

＝

0.15 mol.根据Cu 2＋―→2NaOH 得n (NaOH)＝2n (Cu)，故V (NaOH)＝

2×0.15 mol

5 mol·L －1

＝0.06 L ＝60 mL.

[答案] A