【专题】硝酸与金属反应的计算
第10讲铁及其重要化合物(讲义)(原卷版)-2025年高考化学一轮复习讲练测(新教材新高考)
第10讲铁及其重要化合物目录考情分析网络构建考点一铁及其氧化物【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 铁知识点2 铁的重要化合物【提升·必考题型归纳】考向1 考查铁及其化合物的性质与应用考向2 考查氢氧化亚铁的制备考向3 考查铁及其化合物的有关计算考点二铁及其化合物的转化及应用【夯基·必备基础知识梳理】知识点1 亚铁盐的性质及应用知识点2 铁盐的性质及应用知识点3 Fe2＋和Fe3＋的检验知识点4 “铁三角”的转化关系及其应用【提升·必考题型归纳】考向1 考查Fe2＋、Fe3＋的性质及其检验考向2 考查“铁三角”的转化及应用考向3 实验探究铁及其重要化合物的转化关系真题感悟考点一铁及其氧化物知识点1 铁1.存在及位置：（1）存在：主要以化合态（陨石除外）的形式存在，在地壳中的含量居第______位，铁矿石有赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）、黄铁矿（FeS2）等。
（2）位置：铁位于元素周期表中第______周期______族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。
2.结构3.铁的物理性质：______色固体，熔点较______，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。
4.铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
（1）与非金属单质的反应 ①与O 2的反应：常温：铁在______的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为______。
点燃：3Fe ＋2O 2=====点燃Fe 3O 4。
②与Cl 2的反应：2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3。
③与S 的反应：Fe ＋S FeS 。
④与I 2的反应：Fe ＋I 2FeI 2（2）与水的反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2。
（3）与酸的反应（4①与CuSO 4溶液反应的离子方程式：Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu 。
高考化学_【五年高考真题】专题1：物质的量浓度及相关计算
专题1 物质的量浓度及相关计算（满分60分时间25分钟）姓名：班级：得分：1．【2016年高考新课标Ⅰ卷】设N A为阿伏加德罗常数值。
下列有关叙述正确的是（）A．14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2N AB．1 molN2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2N AC．1 molFe溶于过量硝酸，电子转移数为2N AD．标准状况下，2.24 LCCl4含有的共价键数为0.4N A【答案】A2．【2016年高考四川卷】N A为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是A．2.4g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为0.1N AB．标准状况下，5.6L二氧化碳气体中含有的氧原子数为0.5N AC．氢原子数为0.4N A的甲醇分子中含有的σ键数为0.4N AD．0.1L0.5mol/LCH3COOH溶液中含有的氢离子数为0.05N A【答案】B3．【2015新课标Ⅰ卷理综化学】N A为阿伏伽德罗常数的值。
下列说法正确的是（）A．18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10N AB．2L0.5mol/L亚硫酸溶液中含有的H+两种数为2N AC．过氧化钠与水反应时，生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2N AD．密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2N A【答案】C【解析】试题分析：A、核素D和H的质量数不同，质子数相同。
则18gD2O和18gH2O 的物质的量不同，所以含有的质子数不同，错误；B、亚硫酸为弱酸，水溶液中不完全电离，所以溶液中氢离子数目小于2N A，错误；C、过氧化钠与水反应生成氧气，则氧气的来源于-1价的O元素，所以生成0.1mol氧气时转移电子0.2N A，正确；D、NO与氧气反应生成二氧化氮，但常温下，二氧化氮与四氧化二氮之间存在平衡，所以产物的分子数小于2N A，错误，答案选C。
考点：考查阿伏伽德罗常数与微粒数的关系判断，涉及到核素、弱电解质电离、氧化还原反应、化学平衡等知识点。
硝酸与金属反应的化学方程式
硝酸与金属反应的化学方程式硝酸与金属反应是一种常见的化学反应，它可以用化学方程式来描述。
在这个过程中，硝酸会与金属发生反应，产生相应的产物。
一般来说，硝酸是指硝酸水溶液，它的化学式为HNO3。
硝酸水溶液是一种强酸，具有强烈的腐蚀性。
金属是一类具有良好导电性和延展性的物质，包括铜、铁、锌等。
硝酸与金属反应的化学方程式可以根据具体的反应物和产物进行描述。
下面以一些常见的金属为例，来说明硝酸与金属反应的化学方程式。
1. 硝酸和铜反应：硝酸和铜反应可以产生氧化铜和一氧化氮。
反应方程式如下：2HNO3 + 3Cu → 3CuO + 2NO + H2O2. 硝酸和铁反应：硝酸和铁反应可以产生亚硝酸铁和一氧化氮。
反应方程式如下：4HNO3 + 6Fe → 6Fe(NO2)2 + 2NO + 2H2O3. 硝酸和锌反应：硝酸和锌反应可以产生硝酸锌和一氧化氮。
反应方程式如下：4HNO3 + Zn → Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O这些反应方程式描述了硝酸与金属反应的过程。
在反应中，硝酸作为强酸可以提供H+离子，与金属发生氧化还原反应。
金属被氧化成正离子，硝酸被还原成一氧化氮或二氧化氮。
同时，反应也会产生相应的盐和水。
硝酸与金属反应的机理可以用氧化还原反应来解释。
在这些反应中，金属被氧化失去电子，硝酸被还原获得电子。
硝酸的氧化性使其能够将电子从金属上抽取，从而使金属发生氧化反应。
这种反应是一种常见的氧化还原反应。
硝酸与金属反应的实际应用非常广泛。
例如，硝酸和铜反应可以制备氧化铜，用于制作陶瓷和颜料。
硝酸和铁反应可以制备亚硝酸铁，用于制作染料和催化剂。
硝酸和锌反应可以制备硝酸锌，用于制备炸药和化肥等。
硝酸与金属反应是一种常见的化学反应，它可以用化学方程式来描述。
在这个反应中，硝酸作为强酸与金属发生氧化还原反应，产生相应的产物。
这种反应在实际应用中有着广泛的用途。
高一上学期化学计算题及答案(1)
xxxXXXXX学校XXXX年学年度第二学期第二次月考XXX年级xx班级姓名：_______________班级：_______________考号：_______________题号一、计算题总分得分一、计算题（每空？分，共？分）1、稀硝酸和铜反应的化学方程式：3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，如果有3.2克铜和硝酸恰好完全反应，试计算：（1）在标准状况下产生气体的体积是多少？（2）将所得溶液加水配成200mL溶液，则溶液的物质的量浓度是多少？2、将一块质量为8.5g的铁合金（成分为铁和碳）放入烧杯中，再向烧杯中加入91.9g稀H2SO4，恰好与铁合金中的铁完全反应（碳不溶于稀H2SO4），所得氢气的质量为0.3g．已知含碳量高于2%的铁合金为生铁，含碳量低于2%的铁合金为钢，试根据计算回答：（1）该铁合金是生铁还是钢？（2）反应后所得溶液中溶质的质量分数是多少？3、某100mL硝酸和硫酸的混合液，其中硝酸的物质的量浓度为0.3mol/L，硫酸的物质的量浓度为0.2mol/L，向混合液中加入1.92g铜粉，微热，待充分反应后，试求产生气体的体积以及Cu2+的物质的量浓度。
4、有一种白色粉末是无水碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，称取4.42g灼烧至恒重，把放出的气体通入足量澄清石灰水中，生成2.00g沉淀，灼烧后的残渣能与30mL盐酸恰好完全反应．试求：（1）该白色粉末灼烧后产生气体在标准状况下的体积？（2）原混合物中各物质的质量．（3）所用盐酸的物质的量的浓度5、浓硫酸和铜在加热时反应，生成二氧化硫气体的体积为3.36L（标准状况下）．已知：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O试计算：（1）反应后生成硫酸铜的物质的量；评卷人得分（2）将生成的硫酸铜配制成500mL溶液，则该溶液中溶质的物质的量浓度是多少？6、用KMnO4氧化密度为1.19g/cm3，溶质质量为36.5％的HCl．反应方程式如下：2KMnO4＋16HCl＝2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O（1）15.8g KMnO4能使多少克HCl发生上述反应？有多少克HCl被氧化？（2）若Cl2在标准状况下的密度为3.17g/L，则产生的Cl2在标准状况下的体积为多少？7、将19.2g Cu投入100mL 某浓度的硝酸溶液中，充分反应后金属铜没有剩余，所得气体颜色由深变浅，共收集到标准状况下气体8.96L．试计算：（写出计算过程）（1）所得气体的物质的量之比；（2）若要使所得气体通入水中能完全被吸收，则需通入标准状况下O2的体积．8、浓硫酸和铜在加热时反应，生成二氧化硫气体的体积为3.36L（标准状况下）．已知：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O试计算：（1）反应后生成硫酸铜的物质的量；（2）将生成的硫酸铜配制成500mL溶液，则该溶液中溶质的物质的量浓度是多少？9、把10.2g 镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，得到11.2L H2（标准状况下）．试计算：（1）该合金中铝的质量分数；（2）该合金中铝和镁的物质的量之比．10、（要求写出规范的计算步骤）今有（含一种）碱金属元素的两种碳酸盐组成的混合物6.14 g ，加水溶解后，取所得溶液的十分之一，向其中缓缓加入一定浓度的稀盐酸，并同时记录放出CO2的体积（标准状况下）和消耗稀盐酸的体积，得到下图的所示的曲线。
硝酸性质与计算技巧
溶解后共收集到由NO2和NO组成的混 合气体0.896 L（标况），求反应所消
耗量。HN①式O方 法3和程 ：产物中涉 知N及 数O两 ，2和个N反O的应物两质用个的二未 ②原子守 元反一应次中方的程氮组原法子守恒
恒法：
反应中金属失去电子
③电子守恒 总数
硝酸与金属反应
规律
电子守恒
“ 两个思想 ”N原子守恒
玻尔把金质的奖章小心的放入“试剂瓶”里， 奖章在“王水”里慢慢的就消失了。然后，他离 开了自己的祖国。
战争结束后，玻尔回到了自己的实验室，那 个小瓶子还在那里。于是，他拿起一块铜轻轻的 放入“王水”，铜块慢慢的也变小了，奇怪的是， 瓶子里出现了一块黄金！
玻尔就是利用了化学上的一个化学反应——
浓 、 稀 HNO3 分 别 与 Cu 反 应 ， 为 何 不同？
反应
HNO3+ NaOH = NaNO3
与碱性氧化物+ H2O
反应
2HNO3+ CuO = Cu(NO3)2
与某些盐 + H2O
反应 2HNO3+ CaCO3 = Ca(NO3)2+ H2O
与金属+反CO2但↑ 不生成氢
应
气
硝酸的化学性质
光
4HNO3 ==== 4NO2 ↑ + O2 ↑+ 2H2O
“ 一个依据—”—离子方程 式
19.2g铜和2 mol/L稀硝酸0.5L作用，反
应中转移0的. 电子为______mol，参加
反0.应的硝6酸是______mol，作0为. 氧化 剂8的硝酸是______mol。 2
铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸， 若反应中硝酸被还原只产生4480 mL 的NO2气体和336 mL的N2O4气体（气 体的体积已折算到标准状况），在反 应后的溶液中，加B入足量的氢氧化钠 溶液，生成沉淀的质量为 （ ） A．9.02g B．8.51g C．8.26g
专题05 金属的化学性质(考点详解)-备战2021年中考化学考点微专题(广东专版)(原卷版)
专题05 金属的化学性质命题点1 金属活动性强弱比较命题点2金属与酸反应的计算及图表题分析命题点3金属与盐溶液反应滤渣、滤液成分分析金属活动性强弱比较本考点常在选择题以信息或图片形成命题，考查的知识点有:①金属的化学性质；②利用金属的化学性质规律判断金属的强弱。
（1）根据金属与氧气能否反应及反应的难易程度判断（规律：金属＋氧气→金属氧化物。
）金属越越易和氧气反应，反应越剧烈；能与氧气反应金属比不与氧气反应的金属活泼。
（2）根据金属与酸能否反应及反应的剧烈程度判断（规律：金属＋酸→盐＋氢气。
）位于金属活动性顺序表前的金属能与酸反应，位于（H）后的金属与酸不反应。
金属越活泼与酸反应越剧烈。
（3）根据金属与盐溶液能否反应判断（规律：金属＋盐→新盐＋新金属）反应发生的条件①必须是置换不活泼金属。
( 除外，因为K、Ca、Na先与溶液中的水反应)②反应中盐必须可溶。
（4）三种金属活动性大小比较实验方案设计方法一：“”。
即选用三种金属中活动性最强和最弱的两种金属的单质及活动性介于两种金属之间的金属盐溶液作为试剂，根据两种金属单质分别与盐溶液反应的情况进行判断。
方法二：“”。
即选用三种金属中活动性排在中间的金属单质及其他两种金属的盐溶液作为试剂，根据金属单质分别与两种盐溶液反应的情况进行判断。
【典例精讲】1．（2020·湛江模拟）在学习金属的化学性质时，老师给大家演示了如图所示的实验，下列说法正确的是( )A. 铜片表面始终没有明显变化B. 一段时间后溶液由无色变为浅绿色C. 反应后溶液中一定有硝酸铜，可能有硝酸银D. 通过实验现象推测银和硫酸铜溶液也可以反应2.（2020·肇庆模拟）小凤的妈妈买了一枚黄金戒指，小凤想验证这枚黄金戒指是否是用铜锌合金制成的仿品。
她设计如下实验探究方案，你认为不合理的是()A. 将戒指放在火上灼烧B. 把戒指浸入稀盐酸中C. 把戒指浸入硝酸银溶液中D. 将戒指放在灯光下观察颜色3．（2020·东莞模拟）有甲、乙、丙三种金属，如果将甲、乙、丙分别放入硫酸铜溶液中，一段时间后，乙、丙表面出现红色物质，甲没有明显现象；再将大小相同的乙、丙分别放入相同溶质质量分数的稀盐酸中，乙、丙均产生气泡，但丙产生气泡的速度明显快于乙，则甲、乙、丙三种金属的活动性顺序是A．丙>乙>甲B．甲>丙>乙C．丙>甲>乙D．甲>乙>丙4．（2020·揭阳模拟）下列可用于验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序的一组药品是()A. Fe、Cu、H2SO4溶液B. Cu、Ag、FeSO4溶液C. Fe、Ag、CuSO4溶液D. Ag、FeSO4溶液、CuSO4溶液5.（2020·湛江模拟）把X、Y、Z三种金属分别加入稀盐酸中，Y表面有气泡产生，X、Z无明显变化；再把X放到Z的硝酸盐溶液中，X的表面有固体析出，则三种金属的活动性顺序是（）A. Y>X>ZB. Y>Z>XC. X>Z>YD. Z>X>Y6.（2020·东莞模拟）为验证Mg、Cu、Sn的金属活动性顺序，不可选用的一组物质是（）A. MgCl2溶液、Cu、SnB. Mg、Cu、SnCl2溶液C. Mg、Sn、Cu、盐酸D. MgCl2溶液、Sn、CuCl2溶液7.（2020·深圳模拟）验证铝、铜、银的金属活动性强弱，小明设计了以下四组实验，下列说法错误的是（）A. 通过①②实验，可以证明金属活动性Al>CuB. 通过①②③实验，可以证明金属活动性Al>Cu>AgC. 若要用实验④证明金属活动性Al>Cu，X可以为Al，Y为CuSO4溶液D. 若要用实验④证明金属活动性Cu>Ag，X可以为Cu，Y为AgNO3溶液8.（2020·梅州模拟）金属钯是稀有的贵金属之一，金属钯制成的首饰不仅有迷人的光彩，而且经得住岁月磨砺。
2023年中考化学专题训练——金属与盐溶液反应
2023年中考化学专题训练——金属与盐溶液反应一、单选题1．波尔多液由硫酸铜、生石灰加水配制而成。
在烧杯中加入少量波尔多液，向其中加入过量稀盐酸，待溶液澄清后，再放入一个表面光亮的铁钉，下列实验现象或结论错误的是A．铁钉表面有红色固体析出B．铁钉表面有金属钙析出C．有无色气泡放出D．该实验说明铁的金属活动性比铜的强2．若将一定量的铁粉与硫酸铜溶液混合，充分反应后过滤，得到滤液和滤渣，下列判断正确的是A．硫酸铜中铜、硫、氧元素的质量比是1：2：1B．反应前后各元素的化合价都发生了改变C．若滤液呈蓝色，则加入的铁粉无剩余D．若向滤渣中加入稀盐酸无气泡，则滤液中一定有硫酸铜3．把一定量镁粉和锌粉的混合物放入硫酸铜溶液中，充分反应后过滤，往滤渣中加入稀盐酸有气泡产生。
下列情况不可能的是A．滤渣只含有Cu、Zn B．滤液中的溶质只含有ZnSO4 C．滤渣含有Cu、Zn、Mg D．滤液中的溶质只含有MgSO4 4．将m克Fe加入到含n克CuSO4的溶液中，下列图像能正确表示反应中固体质量变化的是A．B．C．D．5．烧杯中现有质量为11.2g 的铁，先逐滴向烧杯中加入一定量的Cu(NO 3)2溶液，充分反应后再逐滴加入AgNO 3溶液，剩余固体质量与所加溶液总质量的关系如图所示。
下列说法正确的是A ．A 点剩余固体中Cu 的质量为m 1gB ．AB 段发生的是Cu 和AgNO 3溶液的反应C ．C 点溶液中的溶质为Fe(NO 3)2和AgNO 3D ．m 2对应的数值为43.26．下列实验操作能达到实验目的的是 选项物质 目的 主要实验操作 A 蚕丝、羊毛线鉴别 取样，灼烧，闻气味 B Fe 粉和CuSO 4粉末分离 溶解、过滤、洗涤、烘干，蒸发结晶 C与NaOH 中和后，盐酸是否有剩余 检验 取样，滴加AgNO 3溶液，观察有无沉淀D Ca （NO 3）2溶液中混有CaCl 2 除杂 加入过量的Na 2CO 3溶液，搅拌、过滤、洗涤，将所得固体溶于适量稀硝酸A ．AB ．BC ．CD ．D7．现有X 、Y 、Z 三种金属，将X 和Y 分别放入盐酸中，X 溶解并产生H 2，Y 不反应，将Y 和Z 分别放入AgNO 3溶液中，一段时间后，在Y 表面有Ag析出，而Z 没有变化。
【专题】硝酸与金属反应的计算
解析硝酸与金属反应计算的五个角度周口市第一高级中学 466000 赵亮硝酸与金属反应的计算是教学的重点和难点,常常作为考察学生对氧化还原等双基掌握程度的知识载体而受到命题者青睐，具有较高的综合性和区分度。
本文试从五个角度加以阐释,仅供参考。
一、氧化还原反应角度1. 部分氧化还原反应分析硝酸在反应中的作用知：参加反应的硝酸一部分显酸性,生成硝酸盐,另一部分作氧化剂,一般还原为氮的氧化物(NO或NO 2),所以硝酸与金属的反应均为部分氧化还原反应，可以此得出两个结论：⑴根据原子守恒推出关系式①：n(总HNO3) = a×n(金属) + n(NO x)（a为金属化合价）⑵硝酸的还原率α= n(NO x)÷n(总HNO3)。
如果只生成NO2,还原率为50%；如果只生成NO,还原率为25%。
例1.将25.6 mg Cu 与1.4×10-3mol 的浓硝酸恰好完全反应,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n(总HNO3) = a×n(金属) + n(NO x)，所以n(NO x) = n(总HNO3) －a×n(金属)＝1.4×10-3－2×0.0256÷64＝6×10-4mol V(NO x)=22.4 n(NO x)=22.4 ×6×10-4 =13.44 mL.。
例2.在Cu与稀硝酸反应中,如果有1 mol 硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为mol。
A . 3/8 B. 8/3 C . 3/2 D. 2/3解析：因为Cu与稀硝酸反应，硝酸还原率为25%，所以参加反应的硝酸共4mol，只有3mol与Cu结合生成Cu(NO3)2，故选C练习1.将1.92 g 铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为1120 mL。
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硝酸与金属反应的计算是一个难点,本文从思维角度加以阐述,供大家参考。
一、从反应的本质看:金属与硝酸反应的实质是金属与H+和NO3- 共同作用.例如:铜与稀硝酸反应的实质是: 3Cu +8H+ +2NO3- ===3Cu2+ +4H2O +2NO↑Fe2+与稀硝酸反应的实质是: 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. KNO3D.FeSO4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硝酸,反应后,剩余金属m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后, 剩余金属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硝酸反应后生成硝酸盐,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,会再溶解一部分金属。
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0.4 mol/L, 0.1 mol/L 向该混合液中加入1.92 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. 0.15B. 0.225C. 0.35D. 0.45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0.06 mol, 0.04 mol, 0.03 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计算.答案选B。
二、从硝酸在反应中的作用:参加反应的硝酸一部分显酸性,生成硝酸盐,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25.6 mg Cu 与1.4×10-3 mol 的浓硝酸恰好完全反应,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25.6 mg Cu 完全反应,必然有0.8×10-3 mol 的硝酸显酸性,其余的硝酸中的氮全转移到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13.44 mL.。
例6.将1.92 g 铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应,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)则消耗硝酸的物质的量为 mol。
A. 0.12B. 0.11C.0.09D.0.08解析: 因为0.03 mol Cu 参加反应生成Cu(NO3)2 对应0.06 mol HNO3 显酸性,0.05 mol 氮的氧化物(NO或NO2)对应0.05 mol HNO3作氧化剂,所以共消耗硝酸0.11 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 13.5 mol/L的浓硝酸中,合金完全溶解后,收集到6.72 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)被还原的硝酸的物质的量. (2)合金中各金属成分.解析:(1)被还原的硝酸就是作氧化剂的硝酸,即生成的1 mol 氮的氧化物就对应1 mol 被还原的硝酸:所以:n=6.72/22.4=0.3 mol(2)设合金中铜银的物质的量分别为x、y则显酸性的硝酸的物质的量为2x + y因为PH=0则反应后溶液的氢离子浓度为164x+108y=30 ① 2x+y+6.72/22.4=0.08×13.5–0.08×1 ②(氮元素守恒)解得x=0.3 y=0.1例8.将6.4 g Cu与80 mol/L 60 mL 的硝酸充分反应,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. 0.28B. 0.31C. a+0.2D. a+0.4解析: 6.4 g Cu反应后生成0.1 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:金属失去的电子被+5价的氮得到,转化为NO 或NO2 ,根据得失电子解题。
例9.在Cu与稀硝酸反应中,如果有 1 mol 硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为mol。
A . 3/8 B. 8/3 C . 3/2 D. 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0.3 、0.1,则NO 和NO2的物质的量的关系式为：0.3×2+0.1×1=3n(NO)+ n(NO2) ①(得失电子守恒) n(NO)+ n(NO2)=6.72/22.4 ②解得n(NO)=0.2 n(NO2)=0.1四、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,在化学计算中具有非常重要的地位。
例11.铜镁合金4.6 g 完全溶于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原,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,再根据气体计算转移的电子的物质的量:n=4480 mL /22400 mL·mol-1+(336 mL/22400 mL·mol-)×2=0.23 mol。
所以沉淀的质量为: 4.6+0.23×17=8.51 g例12.1.92 g Cu投入到一定量的浓硝酸中,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 . 168 B. 224 C . 336 D. 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:(1.92/64)×2=(x/22400) ×4 解得:x=336，答案选C。
例13.将32.64 g 铜粉与140 mL 一定量浓硝酸恰好完全反应,铜完全溶解,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为11.2 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,则原硝酸的浓度为 a mol/L(3)欲使铜与硝酸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=11.2①(x/22.4)×3+(y/22.4) ×1=(32.64/64)×2解得x=5.824 L y=5.376 L(2)根据反应后的溶液中只有一种溶质NaNO3 ,设原硝酸的物质的量浓度为C（由氮元素守恒）则0.14×C= 10-3 ×v×a + 11.2/22.4，得原硝酸的浓度为: C= (10-3 va +0.5)/0.14(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):(32.64/64)×2=〔(30%×m)/34〕×2解得:m=57.8 g五、从极限的角度.硝酸与铁反应,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22.4 g铁完全溶解于某浓度的硝酸中,反应只收集到0.3 mol NO2 和0.2 mol NO。
下列说法正确的是( )。
A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3B.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:22.4 g铁如完全转化为Fe(NO3)3转移 1.2 mol电子; 如完全转化为Fe(NO3)2转移0.8 mol 电子,反应中实际转移0.3×1+0.2×3=0.9 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=0.4①2×x+3×y=0.9②解之:x=0.3 y=0.1，答案选D。
例 15. 0.03 mol 的铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4，混合气体共0.05 mol,该混合气体的平均相对分子量可能是( )。
A . 30B . 46 C. 50 D. 66解析:假设0.05 mol 气体全是NO则转移0.15 mol 电子;假设0.05 mol 气体全是NO2则转0.05 mol电子；假设0.05 mol气体全是N2O4则转移0.1 mol电子，而实际0.03 mol 的铜在反应中转移0.06 mol的电子,因为0.06 介于0.05 和0.15 之间；0.05和0.1 之间；所以用极限法判断组成可能有两种极限。