硝酸与金属反应计算题
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一、从反应的本质看:
金属与硝酸反应的实质是金属与^和NG-共同作用.
例如:铜与稀硝酸反应的实质是:3Cu +8H+ +2NQ- ===3Ci f+ +4HO +2NO
Fe2+与稀硝酸反应的实质是:3Fe2+ + 4H+ + NO3- === 3Fe3+ + 2出0 + NOT
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 (SO 4) 3
B. Na t CO
C. KNO
解析:铜不能与稀硫酸反应,但稀硫酸提供K,盐提供NO-,构成强氧化条件,能溶解铜并产生气体。答案选Co
例2.铁铜混合物加入不足量的硝酸,反应后,剩余金属m g,再向其中加入一定量稀硫酸•充分振荡后,剩余金属mg,则m与m的关系是()。
A. m 1 一定大于m
B. m 1 一定等于m>
C. m 1可能等于m>
D. m可能大于m>
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NO-,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 o
例3.已知Fe2+可以水解:Fe 2+ +2H2OFe(OH)2+2H,现向Fe(NQ)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NO-,再加入稀硫酸提供H+,发生氧化还原反应,3Fe2+ + 4H+ + NO-=== 3Fe3+ + 2H2O + NOT 溶液变黄,答案选C
例4.在100 mL混合溶液中,HNO和H2SO的物质的量浓度分别是mol/L,mol/L 向该
混合液中加入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. B. C. D.
解析:题中告诉了HNO和H2SQ的物质的量浓度,可以求出K和NO-的物质的量分别是mol, mol,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 o
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),根据氮元素守恒解题。
-3
例5.将mg Cu与x 10 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NQ)
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mg Cu完全反应,必然有x 10-3 mol的硝酸显酸性,其余的硝酸中的氮全转移到NC或NO中,即有1 mol HNO 作氧化剂就有1 mol氮的氧化物(NO或NO)。答案_mL.。
例6.将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 o (假设反应中只产生NC或NQ)则消耗硝酸的物质的量为 _______________________ mol。
A. B. 解析:因为mol Cu 参加
反应生成Cu(NO3)2对应mol HNO 3显酸性,mol氮的氧化物(NO或NO)对应mol HNO3作氧化剂,所以共消耗硝酸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mol/L的浓硝酸中,合金完全溶解后,收集到L(标准状况下)的气体(假设反应中只产生NO或NO),并测得溶液的pH=O ,假设反
应后溶液的体积仍80 mL o
(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== 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=O则反应后溶液的氢离子浓度为 1
64x+108y=30 ①2x+y+=x-x 1 ②(氮元素守恒)
解得x= y=
例8•将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NO),此时溶液中所含NO-的物质的量为mol o
A. B. C. a+ D. a+
解析:g Cu 反应后生成mol Cu (NO 3)2,再加上HNQ中的NO「。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_______ ol o
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 X (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、,则NO和NQ的物质的量的关系式为:
X 2+X 1=3 n(NO)+ n(NQ)①(得失电子守恒)n(NO)+ n(NQ)= ②
解得n(NO)= n(NQ)=
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 2C4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 o
解析:反应中铜镁合金失去电子,最终转化为C U(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:
-1 -
n=4480 mL /22400 mL • mol +(336 mL/22400 mL • mol ) X 2= mol。
所以沉淀的质量为:+ X 17= g
例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。 B