硝酸与金属的反应(经典、全面)

硝酸与金属反应专题

硝酸与金属反应的计算是一个难点,但也是历年高考的热点问题，此类问题技巧性较强，常使用的方法有电子得失守恒，N原子守恒等，下面一一讲解。

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) 3

B. Na2CO3

C. KNO3

D.FeSO4

【例2】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

【例3】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.0.15

B. 0.225

C. 0.35

D. 0.45

变式1：稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为

A．2.4g B．3.2g C．6.4g D．9.6g

变式:2：有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3物质的量浓度分别是4mol/L和2mol/L，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体多少升？（设反应中HNO3被还原成NO)

二、N原子守恒

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NO2),即是溶液中的NO3-和生成的NO(或NO2)中N的物质的量之和等于原HNO3的物质的量。

【例1】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NO2）

【例2】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. 0.28

B. 0.31

C. a+0.2

D. a+0.4

【例3】为测定某铜银合金的成分,将30 g 合金完全溶解于80 ml、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.

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1】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

【例2】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

【例3】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)原硝酸的浓度为 mol/L

守恒法变式训练

1. 1.92gCu 片与定量的浓HNO3作用，当收集到NO2和NO 气体共1.12L 时（标准状况），金属铜恰好全部作用。则反应中消耗HNO3_______mol 被还原的HNO3________mol ，转移电子________mol 。

2.一定量铜在某浓硝酸溶液中完全溶解。已知参加反应的 30 g HNO 3 中被还原的 HNO 3 质量为 13 g ，则生成的 NO 和 NO 2 的体积比为( 同温同压下测定)

A. 1:1

B. 1:2

C. 2:11

D. 4:1

3. m g 铜与一定浓度的硝酸完全反应放出 V 1 L 气体，将所得气体通过足量水后，收集到 V 2 L 气体，欲使 V 2 L 气体完全转化为硝酸，所需氧气的物质的量为(气体体积均在标准状况下测定，且不考虑有 N 2O 4 生成) A.6.89V 1 mol B.6

.89V 32 mol C.128m mol D.无法计算 4.铜与1mol ／L 的硝酸反应，如果NO 3－浓度下降0．2mol ／L ，则溶液中c(H ＋)同时下降

A ．0．2 mol ／L

B ．0．4 mol ／L

C ．0．6 mol ／L

D ．0．8 mol ／L

5. 13g 锌与硝酸溶液反应，共消耗了31.5g 硝酸，硝酸的还原产物是

A ．NH 4NO 3或N 2O

B ．只有N 2O

C ．只有NO

D ．只有N 2

6.（1） m g 铁屑与含有 n gHNO 3的硝酸溶液恰好完全反应，若 m : n = 1 : 2.7，该反应的化学方程式为________________________________（假设还原产物只有一种，且只生成一种盐)

（2）含 n g HNO 3的稀硝酸溶液恰好使5.6g 铁粉完全溶解，若有 n/4 gHNO 3被还原成NO （无

其它还原产物)则 n 的范围为____________________

（3）某条件下锌和硝酸反应时的物质的量之比为2:5，此时硝酸的还原产物是____________

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1】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 NO 2 气体和 336 mL N 2O 4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 变式1：一定量的 Fe 和 Fe 2O 3 的混合物投入250 mL 浓度为2 mol/L 的硝酸溶液，固体全部溶解，生成1.12 L NO 气体(标准状况下)，再加入1 mol/L 的 NaOH 溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加 NaOH 溶液的体积最少为（ ）

A. 450 mL

B. 500 mL

C. 400 mL

D. 不能确定