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分类解析铜与硝酸反应的相关的计算(学生用)

分类解析铜与硝酸反应的相关的计算(学生用)
分类解析铜与硝酸反应的相关的计算(学生用)

分类解析铜与硝酸反应的相关的计算 1 、考察求解混合气体的平均分子量(利用极端值法求解)

例1:0.03molCu完全溶于硝酸,产生氮的氧化物(NO、NO

2、N

2

O

4

)在标准状况下总

体积为11.2L,混合气体的平均分子量可能是

A.30 B. 46 C. 50 D.66

2、考察对硝酸在反应中所起作用的理解(利用关系式法求解)

例2 1.92gCu粉与一定量的浓硝酸反应,当铜粉完全反应时收集到气体

1.12L(标况),则所消耗硝酸的物质的量是

A. 0.12mol B. 0.11mol C.0.09mol D.0.08mol

3、考察对NO

3

-减少与H+下降关系的理解(利用守恒关系列方程求解)

例3 76.8mgCu与足量浓硝酸反应,铜作用完全后,如果NO

3

-减少2×10-3mol,则溶液中H+同时下降

A.2.2×10-3mol B. 3.2 ×10-3mol C. 4.4×10-3mol D. 4.8×10-3mol 4 、考察对铜与硝酸反应实质的理解(利用离子方程式判断过量求解)

例4 有硫酸与硝酸的混合液,取出其中10ml,加入足量的BaCl

2

溶液,将生成的沉淀过滤洗涤,干燥称得质量为9.32g.另取这种溶液10ml与4mol/L的NaOH溶液25ml恰好中和.

求①混合液中H

2SO

4

与HNO

3

的物质的量浓度是多少?②另取10ml的混合液与

0.96g铜粉共热时,有多少ml气体产生?

5、考察硝酸的还原产物中氮元素的化合价(假设法求解)

例5:锌与硝酸反应,若有1mol硝酸参加法院,则有0.8mol的电子发生转移,此时硝酸的还原产物中N元素的化合价

A.+4 B.+1 C.+2 D.-3

同步练习:

6、38.4mg铜和适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,收集到气体22.4mL(标准状况),反映消耗的浓硝酸的物质的量是

A 0.001mol

B 0.0016mol

C 0.0022mol

D 0.0024mol

7.22.4g铜与一定量的浓硝酸反应,铜片完全溶解,最后得到混合气体(一氧化氮,二氧化氮}的体积为11.2L(标况下)请回答:

(1)消耗硝酸物质的量是_________

(2)混合气体中n(NO2)=_________,n(NO)=___________

8.5.12 g铜和一定质量的浓HNO3反应,当铜反应完时,共收集到标准状况下的气体3.36 L,若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中,需通入多少升标准状况下的氧气才能使集气瓶充满溶液?

9.15 g Mg—Fe合金溶解在一定量的某浓度的稀硝酸中,当金属完全反应后,收集到标准状况下5.6 L NO气体(设HNO3的还原产物只有NO),在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,可得多少克沉淀?

10.将51.2gCu完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)的混合物共0.9mol,这些气体恰好能被500ml 2mol/LNaOH溶液完全吸收,生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液,其中NaNO3的物质的量为()

A.0.2mol B.0.4mol C.0.8mol D.0.9mol

11、向浓度均为3mol/l的HNO3与H2SO4组成的混合溶液10ml中加入1.92gCu,充分反应后若

溶液体积仍为10ml。

求:(1)产生气体在标准状况的体积;(2)反应后各溶质的离子浓度

12、5.12 g Cu和一定质量的浓硝酸反应,当Cu反应完时,共收集到标准状况下的气体3.36 L,

若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中,需通入多少升标准状况下的氧气才能使集气瓶充满溶液?

13、15 g 镁铁合金,溶解在一定量的某浓度的稀硝酸中,当金属完全反应后,收集到标准状况

下5.6 L NO气体(假设硝酸的还原产物只有NO),在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,可得多少克沉淀?

14、2.80g铁与100ml稀硝酸混合后充分反应,产生气体为NO,反应后Fe、硝酸均无剩余。向

反应后的溶液中加入100ml 0.2mol/L的KI溶液,恰好将溶液中的Fe3+全部还原。求原溶液硝酸的物质的量浓度。

15、足量的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,这些气体和

1.68LO2(标况)混合后通入水中,所得气体完全被水吸收生成HNO3.若向所得硝酸铜溶液中

加入5mol/L的NaOH溶液至Cu2+恰好完全反应,求消耗NaOH的体积。

16、将3.2 g Cu溶于30 mL a mol/L过量的硝酸中,假设硝酸的还原产物只有NO和NO2,反应结束后,将所得溶液加水稀释至

1000 mL,测得c(NO3-)为0.2 mol/L。求:

(1)稀释后溶液中氢离子的物质的量浓度为_______________。

(2)生成气体中NO的物质的量为_______________,NO2的物质的量为_______________(用含a的关系式表示)。

(3)用NaOH溶液吸收氮的氧化物可以防止污染。原理为

2NO2+2NaOH====NaNO3+NaNO2+H2O;

NO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2O

若生成的混合气体能被NaOH溶液完全吸收,则a的取值范围是_______________。

17、在100 mL混合酸的溶液中,硝酸的物质的量浓度为0.5 mol/L。硫酸的物质的量浓度为0.15

mol/L,向其中加入5.76 g铜粉,微热,使其充分反应。

(1)求溶液中Cu2+的物质的量浓度。

(2)若要使5.76 g铜粉完全溶解,且溶液中只存在一种盐,则原溶液中的硝酸和硫酸的物质的量浓度应分别为多少?

18、铜合金是人类使用最早的金属材料,铜在化合物中的常见化合价有+1价、+2价。已知Cu2O 与稀硫酸反应,溶液呈蓝色。现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中,加入1 L 0.6 mol/L HNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到标准状况下的NO气体2240mL。

请回答下列问题:

(1)写出Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式:

_______________________________________________________________。

(2)若将上述混合物用足量的H2加热还原,所得到固体的质量为_______________。

(3)若上述混合物中含0.1 mol Cu、将该混合物与稀硫酸充分反应,至少消耗H2SO4的物质的量为_______________。

(4)若混合物中Cu的物质的量为n mol,则n的取值范围为_______________。

19、“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念,在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应物中原子

全部转化为欲制得的产物,即原子的利用率为100%。现将一定量的铜和一定浓度、一定质量的硝酸置于一密闭容器里反应,并不断通入氧气,使之充分反应后,氧气消耗了33.6 L(标准状况)。密闭容器中刚好全部为一种晶体Cu(NO3)2·6H2O,求:

(1)Cu的质量;(2)晶体的质量;(3)所用硝酸的质量分数。

铜与稀硝酸反应的实验设计

\ 铜与稀硝酸反应的实验设计 湖北省枝江市第一高级中学黄诚、许娄金(邮编:443200) 内容提要:在中学化学实验中,铜与稀硝酸反应的现象不甚明显,且易造成污染,笔者对该试验进行了深入分析后进行重新设计,改进的方案基本上克服了以上不足,效果明显。 关键词:实验设计铜稀硝酸 一、设计意图 铜与稀硝酸反应生成无色的一氧化氮气体,一氧化氮极易被氧化成二氧化氮。在铜与稀硝酸反应的传统实验中,产生的一氧化氮气体往往在液面上即被氧化而变色,易使学生产生误解。为此,笔者在借鉴前人的创新成果的基础上,经过研究改进并反复实验,设计了以下三种方案,能有效解决上述问题。三种方案均简单可控,现象明显,节约环保,而且在特点上各有侧重,有利于增进学生的感性认识,为学生进行实验探索与创新提供了范例。 二、实验方案 方案一: a b (1)按图1所示连接好仪器. (2)将a端玻璃活塞管必,然后将双通管b端朝上,取下该端塞子,向管中注入稀硝酸,直到接近管口处,塞上单孔塞,使空气全部从导管排出。 (3)倒转该装置,使a端朝上,并使b端的导管下口对准下方的容器(小烧杯或试管)。随着铜跟稀硝酸的反应,生成的一氧化氮气体把酸液从导管排出,当酸液液面低于铜丝时,反应自动停止。贮存在管内的无色气体即为一氧化氮, 溶液呈蓝色。 (4)挤捏玻璃珠外的橡胶管,空气即进入管中,一氧化氮即被氧化成二氧化氮,呈红棕色。 实验主要特点:装置简约,操作方便,现象明显。 方案二: 图1玻璃活塞 铜丝 稀硝酸 铜片 止水夹 注射器

(1)按图2所示连接装置图,检查气密性后在滴管中加入铜片,在滴瓶中盛装适量稀硝酸。 (2)打开止水夹,用注射器慢慢抽取滴管内的空气,稀硝酸即沿滴管上升,直至充满滴管,停止抽拉注射器,关闭止水夹,观察到滴管内铜片与稀硝酸反应,有无色气体生成,随之将酸液压至滴瓶中,待铜片与稀硝酸脱离接触,反应自行停止,滴瓶内溶液变成蓝色。 (3)反应停止后,打开止水夹,用注射器抽取滴管内气体(事先已将注射器内原有空气推出)。关闭止水夹后取下注射器,并抽取一定空气,可见注射器内有红棕色气体生成。 实验主要特点:此实验是一微型实验,节约环保且现象明显。 方案三: (1)按图3所示连接装置并检查装置的气密性。 (2)将活塞打开,从U 形管较长的管口注入稀硝酸,直至接近U 形管短管口,保证铜丝与稀硝酸接触时无空气。 (3)关闭活塞,铜丝与稀硝酸反应生成的气体即将酸液压至长管一端,待铜丝与稀硝酸脱离接触,反应自行停止,管内无色气体即为一氧化氮。 (4)将活塞慢慢打开,U 形管短管中液面上升,生成的气体在液柱作用下即被压进干燥管,此时气球胀大,干燥管内的无色气体变成红棕色,证明有一氧化氮转化成二氧化氮。 实验主要特点:装置大气,现象明显,便于学生观察。 — 图3 气球 干燥管 活塞 铜丝 稀硝酸 稀硝酸 图2

硝酸与金属反应的计算练习题

硝酸与金属反应的计算练习题 1.有一硫酸和硝酸的混合溶液,取出其中的 10 mL 加入足量的氯化钡溶液,过滤、洗涤、烘干后得到 9.32 g 沉淀,滤液跟 4 mol/L 烧碱溶液反应,用去 35 mL 时恰好中和。求: ⑴混合溶液中硫酸和硝酸的物质的量浓度; ⑵另取 10 mL 原混合溶液,加入 2.56 g 铜共热,在标准状况下收集到多少毫升的气体。 2.为了测定某铜银合金的组成,将 17.2 g 合金溶于 50 mL 11.0 mol/L 的浓硝酸中,待合金完全溶解后,收集到气体4.48 L( 标准状况),并测得溶液的 PH =0。假设反应后溶液的体积仍为 50 mL 。试计算 ⑴被还原的硝酸的物质的量; ⑵合金中银的质量分数。 3.6.4 g 铜与过量的硝酸(60 mL 8 mol/L)充分反应后,硝酸的还原产物有 NO 2、NO ,反应后溶液中所含 H + 为 n mol , 此时溶液中所含 NO 3- 物质的量为 A.0.28 mol B.0.31 mol C.(n +0.2) mol D.(n +0.4) mol 4.一定量的铝铁合金与 300 mL 2 mol/L 硝酸反应生成 3.36 L NO (标准状况)和三价铁盐、铝盐等,再向反应后的溶液中加入 3 mol/L NaOH 溶液,使铝铁元素全部转化为沉淀,则所加 NaOH 溶液的体积是 A. 150 mL B. 200 mL C. 450 mL D.无法计算 5.14 g 铁粉全部溶于某稀硝酸中,恰好反应,放出 NO 气体后得到溶液 1 L 。称量所得溶液,发现比原硝酸溶液增重 8 g 。则原溶液中硝酸的浓度为 A. 0.4 mol/L B. 0.6 mol/L C. 0.8 mol/L D. 1.0 mol/L 6.一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 7.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

硝酸与金属反应计算题

硝酸与金属反应计算题 Revised as of 23 November 2020

与反应的 一、从反应的本质看: 与反应的实质是与H+和NO3- 共同作用. 例如:铜与稀反应的实质是: 3Cu +8H+ +2NO3- ===3Cu2+ +4H2O +2NO↑ Fe2+与稀反应的实质是: 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 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,反应后,剩余m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后, 剩余m2 g, 则m1与m2的关系是( )。 A. m1一定大于m2 B. m1一定等于m2 C. m1可能等于m2 D.m1可能大于m2 解析: 铁铜混合物与不足量的反应后生成盐,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。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 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 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.答案选B。 二、从在反应中的作用: 参加反应的一部分显酸性,生成盐,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 mg Cu 与×10-3 mol 的浓恰好完全反应,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 mg Cu 完全反应,必然有×10-3 mol 的显酸性,其余的中的氮全转移到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 mL.。 例6.将 g 铜粉与一定量浓恰好完全反应,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)则消耗的物质的量为 mol。 解析: 因为 mol Cu 参加反应生成 Cu(NO3)2 对应 mol HNO3 显酸性, mol 氮的氧化物(NO或NO2)对应 mol HNO3作氧化剂,所以共消耗 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)被还原的的物质的量. (2)合金中各成分.

2021届高三化学复习练20分钟---金属和硝酸的反应规律与计算(有答案和详细解析)

2021届高三化学一轮复习每天练习20分钟 ——金属和硝酸的反应规律与计算(有答案和详细解析) 一、选择题:每小题只有一个选项符合题意。 1.如图表示铁与不同浓度硝酸反应时,各种还原产物的相对含量与硝酸溶液浓度的关系,则下列说法不正确的是() A.一般来说,硝酸与铁反应的还原产物不是单一的 B.用一定量的铁粉与大量的9.75 mol·L-1 HNO3溶液反应得到标准状况下气体2.24 L,则参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol C.硝酸的浓度越大,其还原产物中价态越高的成分越多 D.当硝酸浓度为9.75 mol·L-1时还原产物是NO、NO2、N2O,且其物质的量之比为5∶3∶1 2.(2019·湖南、江西十四校联考)向25 mL 12.0 mol·L-1浓硝酸中加入足量的铜,充分反应后共收集到标准状况下2.24 L NO和NO2的混合气体(不考虑NO2与N2O4的相互转化),则参加反应的铜的质量为() A.3.2 g B.6.4 g C.12.8 g D.19.2 g 3.(2019·太原期末)将14 g铁粉溶于1 L稀硝酸中恰好完全反应,放出标准状况下4.48 L NO气体(假设是唯一还原产物),则原溶液中硝酸的浓度为() A.1.0 mol·L-1B.0.4 mol·L-1 C.0.6 mol·L-1D.0.8 mol·L-1 4.将11.2 g的Mg—Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中,收集反应产生的气体x(假定产生的气体全部逸出)。再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液,产生21.4 g沉淀。根据题意推断气体x的成分可能是() A.0.3 mol NO2和0.3 mol NO B.0.2 mol NO2和0.1 mol N2O4 C.0.6 mol NO D.0.1 mol NO、0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4 5.将Mg和Cu的合金2.64 g,投入适量的稀HNO3中恰好反应,固体全部溶解时,收集的还原产物为NO,体积为0.896 L(标准状况下),向反应后的溶液中加入2 mol·L-1NaOH溶液60 mL时,金属离子恰好完全沉淀,则形成沉淀的质量为() A.4.32 g B.4.68 g

铜与稀硝酸反应的研究性实验设计

铜与稀硝酸反应的研究性实验设计 1、问题提出 铜与稀硝酸发生反应的反应方程式为: 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。从理论上讲,实验现象应为生成无色气体,在试管口遇到空气后变为红棕色。但传统的铜与稀硝酸反应实验直接在试管中进行,实验操作中气体往往在液面上就变色,即使可用排水法收集到无色的NO,也无说服力,因为NO气体有可能由NO2与H2O反应生成的。实验现象与理论无法吻合,给教学带来负面影响。因此必须对这一实验进行必要的研究,提出改进措施。 2、研究目的与要求 (1)改进后的实验必须达到以下要求:节约药品、操作简便、现象明显、没有污染。 (2)通过对“稀硝酸氧化性实验的改进”这一研究,提高创新意识和动手解决实际问题的能力。 3、实验方案 方案一 实验步骤及现象 (1)按图1所示连接好仪器。 (2)取下带有分液漏斗的胶塞,将绕成螺旋状的铜丝一端插入塞内。(注:铜丝应插紧,否则会掉入U形管,使实验失败)。

(3)将活塞打开,从U形管较长的管口注入稀硝酸,直到碰到塞子的下沿,且液面上不再留有气泡为止,保证铜丝与稀硝酸接触时无空气。 (4)关闭活塞,可以用酒精灯在U形管的短管一侧加热,当铜丝上有气泡产生时立即撤灯。铜丝与稀硝酸反应生成的气体将稀硝酸排向长管,使铜丝与稀硝酸脱离接触后,反应自行停止,管内有无色气体生成。 (5)将活塞慢慢打开,U形管的长管中的稀硝酸又回落到短管内,分液漏斗有红棕色气体出现。 实验评价 稀硝酸反应在缺氧条件下进行,可以长时间观察到无色NO 气体:验证了NO和O2反应生成NO2气体及NO难溶于水的性质:该实验器材简单、操作方便、现象明显,可以重复使用(关闭分液漏斗活塞并适当加热,又可以得到无色气体)。方案二: 实验步骤 (1)如图2,在注射器中放三小块铜片,将注射器活塞推到底部。 (2)将输液管插入预热过的稀硝酸中,吸入20mL硝酸后,关闭输液管夹,然后将输液管下端放入盛有4mol/L氢氧化钠溶液的烧杯中(注:在实验进行过程中要慢慢地将注射器向上拉出,因摩擦力的存在,反应过程中产生的气体不容易使

硝酸与金属反应的计算

微型专题(十一)硝酸与金属反应的计算 例 (2018·江苏省南菁高中期末)为了测定某铜银合金的组成,将30.0 g合金溶于80.0 mL 13.5 mol·L-1的浓HNO3中。待合金完全溶解后,收集到气体6.72 L(标准状况下)并测得H+浓度为1 mol·L-1。假设反应后溶液的体积为80.0 mL,试计算: (1)被还原的硝酸的物质的量________。 (2)合金中银的质量分数________。 (3)确定6.72 L气体中各成分的物质的量________。 金属与硝酸反应时,常用守恒法确定硝酸与金属量的关系: (1)原子守恒:n(参加反应的HNO3)=n(硝酸盐中的NO-3)+n(还原产物中的N原子)。

(2)电子守恒:金属失去电子的物质的量=HNO3中N转化为还原产物时得到电子的物质的量。 相关链接 硝酸与金属反应的计算方法 (1)思维导图 (2)计算方法 ①原子守恒法:HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以NO-3的形式存在于溶液中,另一部分HNO3作为氧化剂转化为还原产物,这两部分HNO3中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。 ②得失电子守恒法:HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。 ③电荷守恒法:HNO3过量时,反应后溶液中(不考虑OH-)有c(NO-3)=c(H+)+xc(M x+)(M x+代表金属离子)。 ④离子方程式计算法:金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于硝酸盐中NO-3在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,故此类题目应用离子方程式来计算。先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+

高中化学实验创新:铜与浓稀硝酸的反应

铜与硝酸的反应 嘉禾县第一中学:王赛中 一、实验在教材中所处的地位和作用: 1、人教版化学必修1教材将铜与硝酸的反应放在学习了氮的氧化物和氨之后,将硫酸和硝酸的氧化性放在一起学习。铜与浓、稀硝酸反应的实验是为了证明硝酸具有强氧化性而设置的,在教学中至关重要。 2、实验能有效地帮助学生理解和掌握这两个反应,提高学生学习化学的兴趣,并且能很好地培养学生观察能力、思考能力和分析解决问题的能力。 3、这两个反应是学业水平考试和高考的重要考点,该实验的原理分析、操作步骤、现象描述、相关计算和实验创新是高考的常见考点。 二、实验原型及不足之处: 1、传统的铜与浓、稀硝酸反应的实验存在诸多不足。一方面2个实验分开做,操作麻烦,费时、费药品;另一方面没有隔绝空气很难观察到无色气体变成红棕色的过程;更重要的是有毒气体没有处理,严重污染环境。 2、正是因为传统实验存在的不足,现行人教版化学必修1中有这两个反应,并且是非常重要的反应,但是没有实验。在教学中我们发现学生对这两个反应及相关问题掌握不好。 三、实验创新与改进之处: 1、将铜与浓、稀硝酸两个反应的实验有效地整合。 2、实验器材简单、操作简便、现象明显。 3、实验在隔绝空气的条件下进行,能观察到无色气体变成红棕色气体的过程。 4、实验有效地防止了有毒气体污染环境,符合绿色环保的要求。 5、实验操作的成功率非常高。 四、实验用品: 药品:铜片、浓硝酸、氢氧化钠溶液。 仪器用品:锥形瓶1个、带玻璃管橡皮塞1个、实心橡皮塞1个(上部中间打薄,方便注射器扎入)、硬质短玻璃管1根(容积略小于20ml)、医用20ml注射器2个、小烧杯2个、25ml 量筒一个、铁架台(带铁夹)。 五、实验原理及装置说明(包括实验装置平面图): 原理:Cu+4HNO 3(浓)=Cu(NO 3 ) 2 +2NO 2 ↑+2H 2 O ;3Cu+8HNO 3 (稀)=3Cu(NO 3 ) 2 +2NO↑+4H 2 O。 2NO+O 2= 2NO 2 无色气体变成红棕色,氮的氧化物的性质,氮的氧化物用氢氧化钠溶液吸收, 以及压强关系的运用。装置说明和装置平面图:

铜与硝酸反应实验的研究与改进

铜与硝酸反应实验的研究与改进 按传统方法进行铜与浓硝酸及铜与稀硝酸反应的实验,存在如下缺点:氮的氧化物逸出会污染教室里的空气,影响师生健康;铜与稀硝酸反应所产生的一氧化氮气体遇空气立即变成二氧化氮,得不到纯净无色气体。为此,对该实验做了如下改进: (一)铜与硝酸反应实验改进方法一 1、实验用品 铁架台、U形管、长颈漏斗、试管、单孔塞、导管、止水夹、白纸;铜丝、浓硝酸、稀硝酸。 2、实验装置(图1) 图1 3、实验操作 (1)浓硝酸与铜反应 a拨下U形管两端的塞子,向U形管中注入浓硝酸,液面距管口8mm(以能浸没即将插入铜丝为宜),左侧插入带长颈漏斗的塞子。 b向U形管右侧迅速插入下端悬有螺旋状铜丝的塞子(导气管用止水夹夹住),即发生剧烈反应。反应产生的红棕色气体将U形管右侧管内酸液压入左侧长颈漏斗中,酸与铜丝分离,反应停止。反应生成的绿色溶液、红棕色气体与白纸板形成鲜明的对照。 (2)稀硝酸与铜反应 a将上述反应中的浓硝酸换为1:1.5的稀硝酸,反应较缓慢,生成蓝色溶液及无色气体。 b打开止水夹,将无色气体导入后面衬着白纸的洁净试管内,可观察到无色气体变为红棕色,然后用橡胶塞塞住试管口,以免二氧化氮扩散到空气中。 4、注意事项 (1)铜丝为螺旋状(长4cm),以增大接触面积。 (2)稀硝酸以1:1.5为最好,且不需要加热,反应lmin内即可完成。 (二)铜与硝酸反应实验改进方法二 1、实验用品 仪器:A、B为相同型号的具支试管和普通试管,C为20 mL塑料注射器,内装10 mL饱和氢氧化钠溶液,D为20 mL玻璃注射器,内装10 mL空气。

药品:铜丝、浓硝酸、水、饱和氢氧化钠溶液。 2、实验装置(图2) 图2 3、操作及实验现象 (1)向具支试管中加入1mL-2mL浓硝酸,当红棕色二氧化氮升至将近支管口2cm处时向上将铜丝刚好提离浓硝酸液面,此时,铜丝上沾的少许浓硝酸继续与之反应产生的二氧化氮刚好充满具支试管,立即关闭止水夹,已观察到铜与浓硝酸反应的全部现象。 (2)向上拉动注射器C的手柄,部分二氧化氮被氢氧化钠所吸收而使具支试管产生负压,打开止水夹,试管B中的水被倒吸入具支试管中形成稀硝酸(应注意浓硝酸的浓度约为16 mol/L,普通试管中的玻管插入水面下约是具支试管中加入的浓硝酸的体积的4倍左右,因为要考虑玻管部分倒吸后充满的水的体积,使吸入的水的体积约为浓硝酸体积的2-3倍左右,因研究表明当稀硝酸的浓度为 4 mol/L-8 mol/L时,铜与之反应时产生的气体才主要为一氧化氮),此时具支试管中的二氧化氮被水吸收,红棕色褪去,同时观察到具支试管中的稀硝酸与铜反应产生无色的一氧化氮,一氧化氮缓缓向上通过针头进入装有空气的玻璃注射器,注射器内的气体呈红棕色,一氧化氮被氧气氧化成二氧化氮,完成铜与稀硝酸的反应。 (3)再先后将氢氧化钠溶液和玻璃针筒中的气体推入具支试管中,一氧化氮和二氧化氮都与氢氧化钠反应生成亚硝酸钠,废气被吸收,反应被终止,硝酸铜也被转化成氢氧化铜。 4、改进后的优点 集2个实验于1个密闭容器中完成,避免了教师在演示时因套塑料袋而手忙脚乱导致气体外泄,污染空气。也观察到一氧化氮被氧气氧化的过程,同时集实验与尾气处理于一体。 (三)铜与硝酸反应实验改进方法三 1、实验用品

铜与稀硝酸反应实验的改进

2012年度市教育科学研究参评论文 (第一页) 类别: E 编号: 题目:铜与稀硝酸反应演示实验的改进 容提要: 铜与稀硝酸的反应实验装置的探讨及改进。从实验现象、药品用量、对环境的污染等方面评价现行的实验方案以及如何进行改进。 主题词:铜与稀硝酸反应实验装置探讨及改进。

铜与稀硝酸反应演示实验的改进 一、问题的提出 铜与稀硝酸的反应实验一直是中学化学演示实验和学生自主探究实验中比较难做的实验之一。 传统教科书中铜与稀硝酸反应实 验是这样设计的:“在一支试管里放入 一小块铜片,再加入少量稀硝酸,立 刻用带导管的胶塞塞住试管口,并将 导管通入另一盛有NaOH溶液的试管 (如图),观察发生的现象。反应片刻 后,将试管上的胶塞取下,使空气进入试管,观察发生的现象”。对该实验现象的描述为:“有气泡产生,气体无色,当空气进入试管后,气体变成红棕色”。从而得出反应生成的气体为NO的结论。 通过分析和实验我们不难发现:该实验设计方案装置简单、操作方便,但“气体无色,当空气进入试管后,气体变成红棕色”这一实验现象很难观察得到,也就不能得出相应的实验结论,达不到实验目的。其原因在于:试管上部事先已有空气存在,即便 有NO无色气体生成,也立即与O 2发生反应生成了红棕色的NO 2 气体。 此外,该实验方案无法控制反应的停止,一旦铜片和稀硝酸反应产生的NO过多,不但浪费药品,还会向空气中逸散,污染环境;同时,反应片刻后,将试管上的胶塞取下,使空气进入试管,观察发生的现象,这一实验操作过程中会有有毒的NO、NO 2 气体逸出,污染环境。

图2-2-2 教版教科书中,对铜与稀硝酸反应实验是这样设计的: 实验1:如图所示,将铜片 置于试管的底部,通过分液漏 斗加入2mL 的浓硝酸,用排水 集气法收集产生的气体,观察 实验现象。 实验2:在上述装置中,从分液漏斗向试管加5mLH 2O 稀释HNO 3,继续收集产生的气体,观察 实验现象。 这种实验方案将Cu 与浓、稀硝酸反应实验进行一体化设计,通过连续实验操作,在同一实验装置中完成两个不同的实验,[实验1]是Cu 与浓硝酸反应实验,不仅效果好,而且功能多,可同时完成NO 2气体溶于水并与水反应生成无色的NO 气体等性质实验。 而[实验2]则是Cu 与稀硝酸反应实验。该实验设计不仅节约药品、节省时间,而且还可以用Cu 与浓HNO 3反应生成的NO 2气体排尽反 应装置中的空气(O 2),为后面Cu 与稀HNO 3的反应创造了无氧的 环境,以防Cu 与稀HNO 3反应生成的NO 气体与O 2反应。 但是,通过实验证明,Cu 与稀HNO 3反应很长时间后也不能看 到试管气体颜色由红棕色变为无色,主要原因是由于NO 气体的密度比NO 2气体的密度小,很难将试管的NO 2气体向上排出。因此, 不足以证明Cu 与加H 2O 稀释后的硝酸(稀硝酸)反应生成了NO 。 那么设计怎样的实验方案,才能证明铜与稀硝酸反应产生的是NO 气体呢? 二、实验方案的设计

守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题修订稿

守恒法巧解金属与硝酸 反应的计算题 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题 一. 原子守恒法 例1.38.4gCu与适量浓反应,当铜全部作用后,共收集到标准状况下的气体(不考虑转化为),反应消耗的硝酸的物质的量可能是() A. B. C. D. 解析:在Cu与的反应中,起氧化剂和酸两种作用。因收集到的气体可能是和的混合气体,由N原子守恒知: 所以有: 答案为C。 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 的气体和的气体(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,最后生成的沉淀为与的混合物,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。代入有关数据可得,所以结合的的物质的量为 ,故 。 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 (标准状况)混合,通入水中,恰好被全部吸收,则合金中铜的质量为() 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,失电子数等于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得到的电子数,故失电子总数等于得到的电子数。 设,根据质量守恒和电子得失守恒可列式:

解得: 所以 答案为C。 三. 电荷守恒法 例4. 3.2g铜与过量的浓硝酸()充分反应,硝酸的还原产物有NO和,反应后溶液中的,则此时溶液中所含物质的量为() A. B. C. D. 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: 即 所以

铜与硝酸实验归纳总结

铜与硝酸实验归纳总结 1.铜与浓硝酸反应和铜与稀硝酸反应,产物不同,实验现象也不同。 (1)某研究性学习小组为了证明并观察到铜与稀硝酸反应的产物为NO,设计了如图所 示的实现装置。请你根据他们的思路,选择下列药品,完成该实验,并叙述实验步骤。 药品:稀硝酸、稀盐酸、Zn粒、CaCO3固体 步骤:①检查装置的气密性;②; ③; ④; ⑤; ⑥用注射器向试管内推入氧气(或空气)。 (2)推入氧气或空气的目的是。 (3)分别将等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸、稀硝酸反应,所得到的溶液前者呈 绿色,后者呈蓝色,某同学提出这可能是Cu2+浓度差异引起的,你是否同意这种看法? (填“同意”或“不同意”),原因是; 另一同学提出溶液呈“绿色”是Cu2+与NO2混合的结果,请你设计一个实现证明之。(简 述实验方案和实验现象) 。 参考答案:(1)②向试管中加入一定量的CaCO3固体;③向试管中加入过量的稀HNO3, 并迅速盖上带铜丝和导管的橡皮塞④待反应完成后,将右边导管插入试管接近液面处 ⑤将铜丝插入到溶液中 (2)检验生成的气体是NO气体。(3)不同意。铜片质量相同,溶液体积相同,Cu+ 浓度相同。加热绿色溶液,有红棕色气体产生,溶液变蓝色。 2.如图所示,某研究性学习小组的一个课题是“NO2是否支持木条燃烧?”由于实验室 中没有现成的NO2气体,该小组的同学设计了两个方案(忽略的N2O4存在,图中铁架台 等夹持仪器均已略去): Ⅰ.方案一的装置如图a所示。 (1)浓硝酸受热分解的化学方程式是。 (2)实验开始后木条上的火星逐渐熄灭,有的同学得出“NO2不能支持木条燃烧”的结 论。你认为这一观点是否正确?(填“正确”或“不正确”),理由是 。 Ⅱ.方案二的装置如图b所示。 (1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气,该反应的化学方程式 是。 (2)当集气瓶中充满红棕色气体时,木条复燃了,有的同学得出“NO2能支持木条燃烧” 的结论。你认为这一观点是否正确?(填“正确”或“不正确”),理由是

人教版铜与稀硝酸反应演示实验的改进

铜与稀硝酸反应演示实验的改进 1 问题的提出: 现行人教版高中化学第二册《硝酸》一节中铜与稀硝酸反应的演示实验,笔者认为有以下不足: ⑴演示实验前未充分考虑到一氧化氮极易被氧化的性质,装置内的空气没有排除,反应后试管内会有一定量的红棕色气体生成,使实验的对比性不强,效果不甚理想。教师往往需要引导学生再作讨论分析,才能消除学生疑惑,得出正确的结论。 ⑵使用教材中的装置进行实验演示,反应一旦开始,就只好任其将反应进行下去,直到反应物铜或稀硝酸消耗完为止。常常是师生活动已告段落,化学反应仍激烈进行着。有经验的教师会注意到限量使用反应物以控制反应的进行,但不能保证每次控制都恰到好处。 ⑶每进行一次课堂实验演示,教师都必须从头再来,重复进行的仪器安装和取加试剂的操作既繁琐又耗时,对平行班级较多的学校来说,造成的试剂浪费和环境污染也是显而易见的。 鉴于此,笔者对此实验认真进行了分析探讨,对实验装置及操作方法进行了改进。 2 实验改进: 2.1 实验用品:铁架台、铁夹、镊子、酒精灯、U型管、玻璃旋塞、干燥管(双球)、三角漏斗。稀硝酸、铜丝、 20%NaOH溶液、棉球。 2.2 实验装置:如图 2.3 实验步骤: ⑴在双球干燥管球2中放置浸有20%NaOH溶液的棉球(或放入碱石灰),按上图示搭配好装置并检查装置的气密性。方法如下: 关闭玻璃旋塞,从U型管长管口缓缓注入稀硝酸,使长管内液面略高于短管内液面,静置一段时间后观察到液面差没有改变,证明气密性完好。 ⑵缓缓打开玻璃旋塞,待U型管左右两端液面 相平后,再从U型管长管口处缓缓注入稀硝酸,将U型管短管中空气排尽。 ⑶关闭玻璃旋塞,在U型短管处用酒精灯微热,待铜丝表面有一定量的气泡产生,即停止加热。 ⑷观察实验现象,待铜丝与稀硝酸脱离,缓缓打开玻璃旋塞,观察干燥管内气体颜色的变化。 ⑸关闭玻璃旋塞,一段时间后,反应自行停止。 2.4实验说明: ⑴装置的气密性完好与否,是演示实验成败的关键,必须在装置的气密性检查完好后,方可进行后续操作。 ⑵可用三角漏斗从U型管长管口沿器壁缓缓注入稀硝酸,以防止稀硝酸外流且确保赶尽空气。 ⑶待铜丝与稀硝酸脱离后,须缓缓打开玻璃旋塞,防止稀硝酸冲入干燥管中。 ⑷干燥管内的二氧化氮气体可用浸有20% NaoH溶液的棉球(或碱石灰)充分吸收。 3 改进后的实验优点: ⑴装置简单实用,操作方便快捷,一次性加入药品,能重复操作使用。

硝酸与金属反应计算题(终审稿)

硝酸与金属反应计算题文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

与反应的 一、从反应的本质看: 与反应的实质是与H+和NO 3 - 共同作用. 例如:铜与稀反应的实质是: 3Cu +8H+ +2NO 3 - ===3Cu2+ +4H 2 O +2NO↑ Fe2+与稀反应的实质是: 3Fe2+ + 4H+ + NO 3 - === 3Fe3+ + 2H 2 O + 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.Fe 2 (SO 4 ) 3 B.Na 2 CO 3 C.KNO 3 D.FeSO 4 解析: 铜不能与稀硫酸反应,但稀硫酸提供H+, 盐提供NO 3- , 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,反应后,剩余m 1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后, 剩余m 2 g, 则m 1 与m 2 的关系是( )。 A. m 1一定大于m 2 B. m 1 一定等于m 2 C. m 1 可能等于m 2 D.m 1 可能大于m 2 解析: 铁铜混合物与不足量的反应后生成盐,即溶液中的盐含有NO 3 -,再加稀硫酸提供H+,发生氧化还原反应,会再溶解一部分。答案选A。 例3.已知Fe2+可以水解: Fe2+ +2H 2O Fe(OH) 2 +2H+ , 现向Fe(NO 3 ) 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 (NO 3) 2溶液中含有NO 3-,再加入稀硫酸提供H + ,发生氧化还原反应,3Fe 2+ + 4H + + NO 3 - === 3Fe 3+ + 2H 2O + NO↑ 溶液变黄,答案 选 C 例4.在100 mL 混合溶液中, HNO 3 和 H 2SO 4 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 Cu 2+ 的物质的量浓度是( )。 A. 0.15 B. 0.225 C. 0.35 D. 0.45 解析: 题中告诉了HNO 3和H 2SO 4的物质的量浓度,可以求出H + 和NO 3- 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, NO 3- 和Cu 过量.按照 H + 的量代入离子方程式.答案 选B 。 二、从在反应中的作用: 参加反应的一部分显酸性,生成盐,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 (NO 3)2对应2 mol HNO 3 显酸性,所以25.6 mg Cu 完全反应,必然有0.8×10-3 mol 的显酸性,其余的中的氮全转移到NO 或NO 2中,即有1 mol HNO 3 作氧化剂就有1 mol 氮的氧化物(NO 或NO 2)。答案13.44 mL.。 例6.将1.92 g 铜粉与一定量浓恰好完全反应,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)则消耗的物质的量为 mol 。

“铜与硝酸”类型试题解法

“铜与硝酸”类型试题的解法 铜与硝酸反应的计算题中,硝酸的浓度、用量的多少,对反应的还原产物、反应程度、反应类型有很大的影响,在一定程度上增加了解题的难度。然而,只要认真分析,挖掘其中隐含的条件,找准方法,就能灵活、快速地解决问题,达到事半功倍的良好效果。 一、电子守恒法 铜与硝酸的反应,由于硝酸浓度的变化,使还原产物不好判断,电子守恒法的应用可避开对产物的讨论,简单而快捷地解决问题。 案例1:将1.92g 铜投入到一定量的浓硝酸中,铜完全溶解,收集到672mL 气体(标准状况下)。将收集的气体倒扣在水槽中,充入一定量的氧气使气体完全溶解于水中。试计算,需要标准状况下氧气的体积? 解析:铜与硝酸反应的还原产物有多种可能,可能是NO 2,可能是NO 2与NO 的混合气体,还可能更复杂,从这方面入手难度较大。从试题的整体来看,原硝酸经过一系列的反应,最终又变为硝酸,其中N 元素的化合价并没有发生改变,改变的是金属铜和参加反应的氧气,整个过程相当于铜将电子转移给了氧气。则设通入的氧气为xL ,根据电子守恒可得:1.92246422.4 x ?=?,解得x=0.336L 。 二、元素守恒法 铜与硝酸的反应,产物复杂,利用方程式进行解决,繁琐不易理解。元素守恒法可简化中间过程,直接解决问题。 案例2:38.4mg 的铜与硝酸反应,铜全部溶解且收集到22.4mL 气体(标准状况下)。试计算,铜与硝酸反应中消耗硝酸的物质的量? 解析:此题并没有明确对硝酸进行描述,收集到的气体可能是NO 2,可能是NO 气体,也可能是NO2与NO 的混合气体。如果对之讨论,势必非常繁琐。然而,无论产物是什么都可将之看为NO x ,铜与硝酸反应生成Cu (NO 3)2、NO x 和H 2O ,根据N 元素守恒可得:参加反应的硝酸n (HNO 3)=n[Cu (NO 3)2]×2+n (NO x ),即参加消耗得到硝酸:n (HNO 3)=30.03840.02242 2.2106422.4 -?+=?mol 。 三、关系式法 关系式法是指结合方程式、电子守恒和元素守恒,将已知量和未知量之间的关系进行简化,从而顺利解决问题。 案例3:将4.6g 的镁、铜合金全部溶解于浓硝酸中,反应生成标准状况下4.48L 的NO 2

铜与硝酸反应的实验现象探究

铜与硝酸反应的实验现象探究 铜与浓稀硝酸反应的实验,是中学化学教材中两个非常重要的演示实验,由于硝酸的浓度不同,反应现象不同,硝酸的还原产物也不相同。 ⑴铜与浓硝酸反应取一支试管,加入一小块铜片,滴入浓硝酸后,立即有气泡产生,反应剧烈,放出红棕色气体,溶液很快变成绿色; ⑵铜与稀硝酸反应取一支试管,加入一小块铜片,滴入稀硝酸后,也有气泡产生,反应缓慢,反应开始阶段,试管内气体呈红棕色,随着反应的进行,试管内气体逐渐变浅,最终呈无色,溶液变成蓝色。 综上可见,铜与浓稀硝酸反应,除了在反应现象和气体产物上有明显不同以外,还有一个明显不同,就是反应后生成的溶液颜色明显不同。对这个问题存在着不同的解释,但同学们通过对以下这个例题的分析与解答,不仅能够更好地认识铜与浓、稀硝酸反应现象的不同,也会对反应后溶液颜色的不同有新的理解。 例题铜与浓硝酸和铜与稀硝酸反应,产物不同,实验现象不同。为此,某高二化学学习兴趣小组在教师的指导下开展了积极的实验探究活动,他们为了证明并观察到铜与稀硝酸反应的产物为NO,设计了如图所示的实验装置。 ⑴请根据他们的思路,选择下列药品,完成该实验,并叙述实验步骤。 药品:稀硝酸、稀盐酸、锌粒、碳酸钙固体。 步骤:①检查装置的气密性; ②; ③; ④待反应完全后,将右边的导管插入试管内接近液面; ⑤;

⑥用注射器向试管内推入空气(或氧气)。 ⑵推入氧气或空气的目的是。 ⑶分别将等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸、稀硝酸反应,所得到溶液前者呈绿色,后者呈蓝色,某同学提出这可能是Cu2+浓度差引起的,你同意吗?原因是。另一同学提出溶液呈绿色是Cu2+溶液颜色与NO2气体颜色复合的结果,请设计一个实验证明之(简述实验方案与实验现象)。 分析:此题探究的内容有两个:一是对如何能观察到铜与稀硝酸的反应产物NO呈无色进行探究,其关键是如何有效排除试管内的空气,使生成的NO不被氧化,又能很方便地检验出无色NO的存在;二是对铜与浓硝酸反应溶液呈绿色的原因进行探究,其关键是如何能通过实验证明浓硝酸与铜反应后的溶液呈绿色不是铜离子浓度差引起的。 解答:⑴设计思路是先用碳酸钙与硝酸反应产生的二氧化碳排除试管中的氧气,再设法让铜丝与稀硝酸反应,以便观察到无色的二氧化氮产生。因此,步骤②是将少许碳酸钙固体放入试管中,将能上下移动的细铜丝(悬挂于液面的上方)及玻璃导管安于瓶塞上;步骤③是快速向试管中加入足量的稀硝酸,并迅速塞紧试管;步骤⑤是使铜丝移动将其下端插入到稀硝酸中。⑵使试管内的气体变为红棕色,证明NO的存在。⑶显然颜色不同不是因为铜离子浓度差引起的,原因是铜的质量相等,在相同体积的溶液中生成了相同量的硝酸铜,也即两种情况下所得的硝酸铜溶液浓度相同,不存在浓度差问题。证明实验的方案有多种,其中较为简单的是将绿色的硝酸铜溶液加热,发现随着气体逸散,硝酸铜溶液从绿色变为稳定的蓝色。

解题方法——铜与硝酸反应的相关的计算综述

解题方法——铜与硝酸 反应的相关的计算 铜与硝酸的反应体现了硝酸的强氧化性与酸性,浓硝酸在反应过程中逐渐变稀,造成产物出现了多样性, 利用计算题的形式可以从不同角度考察学生对该反应的理解程度. 1 考察求解混合气体的平均分子量(利用极端值法求解) 例1 0.03molCu完全溶于硝酸,产生氮的氧化物(NO、NO2、N2O4)混合气体的平均分子量可能是 (A) 30 (B) 46 (C) 50 (D)66 解析:设NO、NO2、N2O4的物质的量分别为x、y、z,各产生1molNO、NO2、N2O4分别得到3mole-、1mole-、和2molle- x+y+z=0.05mo 3x+y+2z=0.06 此方程属于不定方程,难以讨论,可以采用极端值法求解:假设混合气体由二种气体组成,若由NO与NO2组成,z=0,解上述方程组得x=0.005mol, y=0.045mol,则M=0.005×30+0.045×46)/0.05=44.4g/mol 同理若混合气体有NO2、N2O4组成,则x=0,解方程组得y=0.04mol,z=0.01mol,求得混合气体的平均摩尔质量为:M=(0.04×46+0.01×92)/0.05=55.2g/mol 实际上混合气体由NO、NO2、N2O4三种气体组成,故混合气体的平均分子量应在44.4与55.2之间,因此选B、 C .

该题是2002年上海高考试题,考察了考生处理三种组分混合物平均分子量的思维方法. 2 考察对硝酸在反应中所起作用的理解(利用关系式法求解) 例2 1.92gCu粉与一定量的浓硝酸反应,当铜粉完全反应时收集到气体1.12L(标况),则所消耗硝酸的物质的量是 A 0.12mol B 0.11mol C 0.09mol D 0.08mol 解析:铜的物质的量=1.92g/64g/mol=0.03mol.气体(NO、NO2)的物质的量为 1.12L/2 2.4L/mol=0.05mol.在硝酸与铜的反应中,一部分硝酸生成了硝酸铜,另一部分硝酸转化为NO x(NO、NO2), 关系式如下: Cu———Cu(NO3)2———2HNO3;HNO3——————NO x(NO、NO2),由上述关系式可知,所消耗硝酸的物质的量=2n(Cu)+n(NO x)=2×0.03 mol +0.05mol=0.11mol. 3 考察对NO3-减少与H+下降关系的理解(利用守恒关系列方程求解) 例3 76.8mgCu与足量浓硝酸反应,铜作用完全后,如果NO3-减少2×10-3mol,则溶液中H+同时下降 A 2.2×10-3mol B 3.2 ×10-3mol C 4.4×10-3mol D 4.8×10-3mol 解析:H+反应后生成H2O, H2O中的O来自HNO3转化为NO x后减少的O,故有下列关系: NO3-(减少)____ NO2______e______2H+; NO3-(减少)____ NO______3e______4H+因此,n(H+)=2n(NO2)+4n(NO).这样只要求出NO2与NO的物质的量即可求出减少的H+物质的量,设生成NO2、NO的物质的量分别为x,y则

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 一. 原子守恒法 例1.38.4gCu与适量浓反应,当铜全部作用后,共收集到标准状况下 的气体22.4L(不考虑转化为),反应消耗的硝酸的物质的量可能是() A. B. C. D. 解析:在Cu与的反应中,起氧化剂和酸两种作用。因收集到的气体可能是和的混合气体,由N原子守恒知: 所以有: 答案为C。 二. 电子守恒法 例2. 铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸,若反应后硝酸被还原只产生 的气体和的气体(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,最后生成的沉淀为与的混合物,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。代入有关数据可得,所以结合的的物质的量为 ,故 。 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(标准状况)混合,通入水中,恰好被全部吸收,则合金中铜的质量为() 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,失电子数等于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得到的电子数,故失电子总数等于得到的电子数。 设,根据质量守恒和电子得失守恒可列式: 解得: 所以 答案为C。

三. 电荷守恒法 例4. 3.2g铜与过量的浓硝酸()充分反应,硝酸的还原产物 有NO和,反应后溶液中的,则此时溶液中所含物质的量为() A. B. C. D. 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: 即 所以 答案为B。 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1.68LO2(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+HNO3→Cu2++混合气体(NO2、N2O4、NO);②混合气体(NO2、N2O4、NO)+O2+H2O→HNO3;③Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓。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:

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