高一化学培优训练——硝酸与金属反应的计算

高一化学培优训练——硝酸与金属反应的计算

例 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HNO 3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________。

答案 (1)0.3 mol (2)36% (3)n (NO)＝0.2 mol ；n (NO 2)＝0.1 mol

解析 (1)根据氮原子守恒可知被还原的硝酸的物质的量即为生成气体的物质的量，所以被还

原的硝酸的物质的量为 6.72 L 22.4 mol·L －1

＝0.3 mol 。 (2)剩余硝酸是1 mol·L －1×0.08 L ＝0.08 mol ，则参加反应的硝酸为13.5 mol·L －1×0.08 L －0.08 mol ＝1.0 mol 。设合金中Cu 和Ag 的物质的量分别为x mol 和y mol ，则64.0x ＋108y ＝30.0，根据氮原子守恒可知2x ＋y ＝1.0－0.3＝0.7，解得：x ＝0.3、y ＝0.1，所以银的质量分数为0.1 mol ×108 g·mol －130.0 g

×100%＝36%。 (3)设混合气体中NO 、NO 2的物质的量分别是a mol 、b mol ，则a ＋b ＝0.3，根据电子得失守恒可知3a ＋b ＝0.3×2＋0.1，解得a ＝0.2、b ＝0.1，即6.72 L 气体中NO 为0.2 mol ，NO 2为0.1 mol 。

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HNO 3)＝n (硝酸盐中的NO －3)＋n (还原产物中的N 原子)。

(2)得失电子守恒：金属失去电子的物质的量＝HNO 3中N 转化为还原产物时得到电子的物质的量。

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NO 2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