守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题

守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题

.原子守恒法

例1.38.4gCu与适量浓曲°二反应，当铜全部作用后，共收集到标准状况下

的气体（不考虑盹H转化为），反应消耗的硝酸的物质的量可能是（）A.

C.22mol

D. 2Afnol

解析：在Cu与RNQ的反应中，恥起氧化剂和酸两种作用。因收集到的

气体可能是轮和|M0|的混合气体，由N原子守恒知:

所以有:

"㈣悬;7 + 2 "晟=2 2泅

答案为Co

二.电子守恒法

例2.铜和镁的合金完全溶于浓硝酸，若反应后硝酸被还原只产生I448D魄R 的I 昭气体和33伽n的MG气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，

加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

D. 7.04g

解析：分析题意可知，最后生成的沉淀为

Cu{OH}^与边（QYh的混合物,

其质量等于合金的质量与所结合的的质量之和。又铜、镁与硝酸反应生成

+2价的阳离子，由电子守恒得23（创+地）=减昵宀1 +减尽6）咒2。代入

有关数据可得戡©+附=恥泅，所以结合的0厅■的物质的量为

2x0.11勺沏= 02%创，故

枫沉淀）=除（合金）+呱。/厂）=46g + Q2?聊引汇17g f附cV =

S.filg o

答案为B。

例3. 14g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与准状况）

|2混合，通入水中，恰好被全部吸收，则合金中铜的质量为（）

112i （标

A. 1.4g

B.

2.4g

C. 3.2g

D.

6.4g

解析：因硝酸的浓度未知，故根据方程式计算有困难。分析反应的整个流程知，g 龜失电子数等于曲必转化为氮的氧化物的过程中得到的电子数，氮

的氧化物失电子数等于2得到的电子数，故电

子数。

仇.血失电子总数等于得到的设G畑嗣£為泅，根据质量守恒和电子得失守恒可列式:

S4T-hl0Sj= 14

◎L12 /

2兀 +v = -- x4

尸22.4

解得：k= O.Di

所以幡（CV）= QO 如o/ X 64g/

WK>/ = 3.2g 答案为Co

三.电荷守恒法

例4. 3.2g铜与过量的浓硝酸( 屜门L30^L\)充分反应，硝酸的还原产物有NO和|恥儿反应后溶液中的川为引，则此时溶液中所含物质的量为

A.(a+

0.1)

C.

解析：本题用常规法较繁。分析题意知：反应后的溶液中含有的离子有:

，应用电荷守恒:

用) X 2 X 1 =机X 1

即0.05x2+(sc 工］=叽时0

「)X 1

答案为Bo

金属与硝酸反应的过程中，金属失去的电子数一定等于硝酸还原为氮的氧化物时获得的

电子数。灵活运用这一电子守恒法，往往能使复杂问题简单化，对于快速、准确地解决这一类题型有很大帮

助。

例1足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2 N2O4 NO的混合气体，这些

气体与(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5mol • L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(

A . 60mL

B . 45mL

C . 30mL

D . 15mL

解析：本题包含三个反应过程：①Cu+HNgCu2++昆合气体(NO2、N2O4 NO);②混合气

体(NO2、N2O4 NO)+O2+H2& HNO3 ③ Cu2++2OH-= Cu(OH)2j o 根据电子守恒，在反应①中

Cu失去电子的物质的量与反应②中O2获得电子的物质的量相等，即2n(Cu2+) = 4n(O2)，得: n(Cu2+) = 2n(O2) = 2X・ = o 由反应③可知，n(NaOH)= 2n(Cu2+)=，所以NaOH溶液的体积

时的平均分子质量与假若混合气体全部为

NO2和N2O4寸的平均分子质量之间)

为：■ = = 60mLo 故答案应为 A

例2将铜与140mL —定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的

状况下的体积为。请回答:

⑶欲使铜与硝酸反应生成的气体在

NaOH 溶液中全部转化为 NaNO3至少需要30%勺双氧 g

o

解析：⑴设混合气体中 NO 和NO2的物质的量分别为 xmol 和ymol ，贝U x+y = ■=①，由

于反应过程中电子守恒(得失电子相等)，故 3x+y = 2 X ■②，解①、②组成的方程组得：

x =, y =。贝U NO 的体积为：X L • mol-1

NO2的体积为：一=。 ⑵根据氮原子守恒可知， n (HNO3) = n (NaNO3)+n(NO)+n

(NO2) = n(NaOH)+= (a X VX 10-3+mol ，则原硝酸溶液的浓度为：■ mol - L-1 o

⑶由反应过程中电子转移守恒可知， NO 和NO2全部变成NaNO3所失去的电子数等于 Cu 与HNO3反应所失去的电子数，即

n(e-) = 2X ・mol =，故n(H2O2) = ■=，因此，需要

30%勺双氧水的质量为：■ = o 巩固练习：(2002 •上海)铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物

(NO NO2 N2O4)混合气体

共。该混合气体的平均相对分子质量可能是( B . 46

C . 50 NO 和N02混合气体在标准 ⑴NO 的体积为 L ，N02的体积为

⑵待产生的气体全部释放后，向溶液中加入

VmL a mol • L-1 的NaOH 溶液，恰好使溶液

中的Cu2+全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为

mol • L -1 O D . 66