金属与硝酸反应计算专题

金属与硝酸反应计算专题
作者：刘丽徐波
来源：《新课程·中旬》2016年第03期
金属与硝酸反应是中学化学中氧化还原反应方面的一个重要计算。

由此编制的计算题变化多端，思路广，隐蔽性解题难度大，本人从思维角度加以阐述，仅供参考。

一、原子守恒法：可以解决金属或合金与硝酸的部分计算问题，利用金属的物质的量求出金属成盐所用的硝酸，进行一系列的计算
n（消耗HNO3）=n（被还原HNO3）+n（成盐HNO3）
例1.1.92gCu与一定量的浓硝酸作用，当收集到1.12LNO和NO2标准状况下的气体时，Cu全部反应完，转移的电子为___mol，被还原的硝酸为___mol，则反应中消耗的硝酸为
___mol。

【解析】铜的物质的量为1.92g/64g/mol=0.03mol，所以成盐的硝酸和转移电子数均为
0.03mol×2=0.06mol，依据“N”原子守恒，被还原的硝酸=生成的NO和NO2的物质的量
=1.12L/22.4L/mol=0.05mol，消耗的硝酸=成盐的硝酸+被还原的硝酸=0.06+0.05=0.11mol。

二、电子守恒法：利用氧化还原中得失电子数相等的关系，金属或合金失去的电子数与硝酸得到的电子数相等
n（金属失电子）=n（HNO3得电子）=n（成盐HNO3）
例2.一定量铜在某浓硝酸溶液中完全溶解。

已知参加反应的30gHNO3中被还原的HNO3质量为13g，则生成的NO和NO2的体积比为（同温同压下测定）（）
A.1∶1
B.1∶2
C.2∶11
D.4∶1
【解析】该题给出消耗硝酸的总量和被还原的硝酸的量，氮氧化合物得电子数=铜失电子数。

n（Cu）=n（成盐的HNO3）=（30-13）g/63g/mol×1/2=17/126mol由“N”守恒可得n （NO）+n（NO2）=13/63；由电子守恒可得3n（NO）+n（NO2）=17/126×2解上述方程组可得n（NO）=2/63n（NO2）=11/63所以，答案为C。

三、离子方程式：在金属与硝酸的反应中，应用离子方程式可以直接直观的看出实际参加反应的物质之间的关系
例3.在某100ml的混合液中，硝酸和硫酸的物质量浓度分别是0.4mol/L，0.1mol/L，向该混合液中加入1.92g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中铜离子物质量浓度是（）mol/L
【解析】铜与混酸的反应直接写出铜与稀硝酸反应的离子方程式：
3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O 由题中已知条件可知n（Cu）=1.92g/64g/mol=0.03 n（NO3-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol
n（H+）=0.4mol/L×0.1L+2×0.1mol/L×0.1L=0.06mol
很明显此题必须用H+的物质的量求解，c（Cu2+）=0.225mol/L
编辑王团兰。