硝酸与金属反应计算题(终审稿)
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硝酸与金属反应的计算硝酸和金属反应都是氧化还原反应,产物比较复杂,如果抓住反应的实质,明确反应物和生成物微粒或者电荷之间的量的关系,用守恒的观点思考问题,解答起来就会得心应手,轻而易举.1电子数守恒在氧化还原反应过程中,总是存在着氧化剂得到(或者偏向)电子总数等于还原剂失去(或者偏离)电子总数的关系。
根据氧化还原反应中电子转移的总数守恒,可以列出关系式解答题目。
例1 将3.84g铜与一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为2。
24L,则其中NO的体积为,NO2的体积为。
【变形1】3.84g铜与一定浓度的硝酸反应,当铜反应完毕后,共收集到标准状况下的气体2。
24L;把收集到气体的集气瓶倒立于水槽中,要通入多少毫升O2可以使集气瓶充满溶液(标准状况下)?【变形2】3。
84g铜投入适量的浓硝酸充反应后,铜完全溶解,收集到1.12L标准状况下的气体,如将此气体通过足量的水,最后收集到标准状况下气体的体积是多少?【变形3】1.92g铜完全完全溶于硝酸,产生氮的氧化物(NO,NO2,N2O4)混合气体共0。
05mol,该混合气体的平均相对分子质量可能是()A 30B 40C 50D 662 原子数守恒根据质量守恒定律,化学反应前后组成物质的元素种类不变,原子(或离子)的数目也不会发生变化。
比如,参加反应硝酸的物质的量,等于生成物中含有的氮原子的物质的量之和。
这样涉及到复杂的化学反应过程的计算问题,就可以利用N原子个数守恒的方法进行计算.例2 若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应,铜完全溶解时,共产生5。
6L标准状况下的气体(不考虑转化为N2O4),则所消耗的硝酸的物质的量是。
【变形1】12.8g铜与30mL 8mol/L硝酸反应,硝酸的还原产物为NO,NO2,反应后溶液中所含的H+为a mol,则此时溶液中所含的NO3—为.【变形2】现将12.8g铜溶于40.0mL 13。
考查硝酸与金属反应的计算1.硝酸与金属反应规律(1)反应通式:M+HNO3―→M(NO3)n+还原产物+H2O(2)还原产物:浓HNO3―→NO2;稀HNO3―→NO(3)HNO3的物质的量:①起氧化作用的HNO3转化为气体(NO、NO2)时,气体的物质的量等于被还原的酸的物质的量。
②起酸性作用的HNO3转移到生成物中,可以根据金属阳离子的物质的量求出。
③没有参加反应的HNO3,可根据溶液中H+的物质的量求出。
2.常见反应浓硝酸与Cu反应时,若Cu过量,反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2,但随着反应的进行,浓硝酸变成稀硝酸,其还原产物将为NO,最终应得到NO2与NO的混合气体,可利用守恒关系求解有关Cu、HNO3和混合气体的量,硝酸与其他金属(过量)反应的情况与此类似。
3.常用解题技巧(1)原子守恒:n(HNO3)=n(NO-3)+n(还原产物中氮原子)(2)电子守恒:硝酸与金属反应属于氧化还原反应,N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
(3)电荷守恒:M n+和H+所带正电荷总数等于NO-3所带负电荷总数。
[特别提醒]过量的金属与浓HNO3反应后,若向溶液中滴入稀H2SO4,引入的H+与NO-3能与剩余的金属继续反应。
[例1]9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其体积在标准状况下为2.24 L。
将溶液稀释为1 L,测得溶液中的c(H+)=0.1 mol/L,此时溶液中NO-3的浓度为()A.0.3 mol·L-1B.0.4 mol·L-1C.0.2 mol·L-1D.0.6 mol·L-1(1)例1中参加反应的HNO3的物质的量是多少?(2)若将产生的NO氧化成HNO3,需要标准状况下的O2多少L?1、铜和镁的合金 4.6 g 完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生 4 480 mL的 NO2气体和 336 mL 的 N2O4气体(都已折算成标准状况),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?2、(2009年汕头)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1.68 L O2(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。
硝酸与金属反应计算题的解法一、代数方程法例1:38.4mg 铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部反应后,共收集到气体22.4mL (标准状况),则反应消耗的HNO 3的物质的量可能是( )A. 10103.⨯-mol B. 16103.⨯-molC. 22103.⨯-molD. 24103.⨯-mol解析:因随着反应的进行浓硝酸变为稀硝酸,则收集到的气体为NO 2与NO 的混合气体。
设与浓硝酸和稀硝酸反应的铜的物质的量分别为x 和y 。
则Cu HNO Cu NO NO H O xxxCu HNO Cu NO NO H Oyy y y +=+↑++=+↑+42242383248323332223322(浓)(稀)()() 由题意得x y g g mol x y LL mol +=⨯⋅+=⨯⋅⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪----3841064223224102243131...解得x mol y mol =⨯=⨯--0451********..,。
从而得反应消耗的HNO 3的物质的量为48340451083015102210333x y mol mol mol+=⨯⨯+⨯⨯=⨯---...。
故正确答案为C项。
二、电子守恒法 例2:某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物。
当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2:1时,还原产物是( ) A. NO 2 B. NO C. N O 2 D. N 2解析:设该金属元素的元素符号为M ,化合价为n ;硝酸的还原产物中氮元素的化合价为x 。
因22235M M HNO N xn e n x e -++---−→−−−→−−−,(),则根据得失电子守恒的原则得52-=x n ;当n=1时,x =+3,不合题意;当n=2时,x =+1,符合题意;当n=3时,x =-1,不合题意;当n =4时,x =-3,不合题意。
故正确答案为C 项。
三、电荷守恒法例3:3.2g 铜与30 mL 8mol L ⋅-1硝酸充分反应,硝酸的还原产物有NO 2和NO 。
教育技术新课程NEW CURRICULUM示如下图1-6所示,动画展示略。
图1-6看完老师讲的这些内容,同学们都学会了吗?请同学们做一做课本上的习题吧。
(二)课堂互动探讨经过学生自主对教学视频的学习和习题的练习后,教师在课堂上对学生进行提问,可以问学生:“谁可以告诉我都学了什么内容?”很多学生回答说:“画垂线。
”教师这时可以问学生:“如何画垂线呢?”有的学生说用三角板,而有的学生说用量角器,这时教师不妨鼓励一下学生:“非常好,那老师检验一下同学们学得怎么样。
”然后教师请几位学生在台上展示垂线的画法。
教师利用多媒体设备将学生的画法一一投影到屏幕上,然后和学生一起讨论学习,深化知识点。
(三)微视频翻转课堂教学分析这段《画垂线》微视频时间是5分钟,通常微视频时间不宜超过10分钟。
本视频教学包含了四个部分的内容:怎样画两条互相垂直的直线、怎样过直线上一点画该直线的垂线、怎样过直线外的一点画该直线的垂线、几种垂线的错误画法。
教师运用微视频将几种不同情况的垂线画法展示给了学生,学生在观看和学习视频教学内容时,充满着好奇心,会自主地拿出三角尺和量角器进行实际操作。
微视频非常直观地将《画垂线》这个知识点展现给了学生,还布置了学生练习习题,充分调动了学生的主观能动性,培养了学生理论知识与实际操作的联想意识。
特别是最后的错误画法展示,更能加深学生对知识点的理解。
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小学数学通过基于微视频翻转课堂的授课模式,锻炼了学生自主学习能力,培养了学生独立思考能力,同时也提高了教学效率,贯彻了以人为本、以学定教的教学理念。
参考文献:[1]郭晓燕.微视频在小学信息技术教学中的应用研究[D].天津师范大学,2015.[2]陈会源.基于微视频的翻转课堂教学模式研究[D].山东师范大学,2015.[3]吴峥.基于翻转课堂理论的小学数学个别化教学模式[D].华东师范大学,2014.•编辑王团兰金属与硝酸反应计算专题刘丽徐波(吉林省靖宇县第一中学)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。
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) 3B. Na2CO3C. KNO3D.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.0.15B. 0.225C. 0.35D. 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。
硝酸与金属反应的有关计算高考频度:★★★★☆ 难易程度:★★★★★典例在线在某 100 mL 混合液中,HNO3 和 H2SO4 的物质的量浓度分别是 0.4 mol·L−1、0.2 mol·L−1。
向该混合液中加 入 1.92 g 铜粉,加热,待充分反应后(假设反应前后溶液体积不变),所得溶液中的 Cu2+的物质的量浓度(mol·L−1)是A.0.15B.0.225C.0.3D.0.45【答案】C【解析】该混合溶液中含 HNO3 为 0.04 mol,含 H2SO4 为 0.02 mol,即含 NO3 0.04 mol,H+ 0.08 mol;1.92g铜粉的物质的量为 0.03mol,由离子方程式3Cu+2NO 3+8H+===3Cu2++2NO↑+4H2O可知H+与Cu恰好完全反应,则生成 Cu2+的物质的量为 0.03 mol,故 c(Cu2+)=0.3 mol·L−1,C 项正确。
解题必备 硝酸与金属反应的有关计算方法1.从反应的本质看:金属与硝酸反应的实质是金属与H+和NO 3的共同作用。
例如:铜与稀硝酸反应的实质是:3Cu+8H++2NO 3===3Cu2++4H2O+2NO↑。
Fe2+与稀硝酸反应的实质是:3Fe2++4H++NO 3===3Fe3++2H2O+NO↑。
2.从硝酸在反应中的作用看: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),根据氮元素守恒解题。
3.从守恒的角度看:(1)电子守恒:硝酸与金属反应属于氧化还原反应,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 (也可能会转化为 N2O、N2 和 NH3),N 原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数,由此可求出氮元素被还原后的价态,根据价态确定反应产物。
(2)原子守恒:硝酸与金属反应时,一部分以NO 3的形式存在,一部分转化为还原产物,这两部分中N的物质的量与反应消耗的 HNO3 中 N 的物质的量相等。
金属和硝酸反应计算哎呀,说起金属和硝酸的反应,这可真是个让人既兴奋又紧张的话题。
兴奋的是,这化学反应挺有趣的,紧张的是,这玩意儿可不安全,得小心处理。
不过,咱们今天不搞实验,就聊聊这背后的计算。
首先,得说明白,金属和硝酸反应,这事儿可不简单。
金属的种类不同,硝酸的浓度不同,反应的结果也大相径庭。
但咱们今天就拿个简单的例子来说,比如铜和稀硝酸的反应。
铜和稀硝酸的反应方程式是这样的:\[ 3Cu + 8HNO_3 \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O \]这个方程式告诉我们,3个铜原子和8个硝酸分子反应,会生成3个硝酸铜分子,2个一氧化氮分子和4个水分子。
现在,假设我们有100克的铜,想要计算需要多少硝酸。
首先,得知道铜和硝酸的摩尔质量。
铜的摩尔质量大约是63.55克/摩尔,硝酸的摩尔质量是63克/摩尔。
根据方程式,3摩尔的铜需要8摩尔的硝酸。
所以,我们先计算100克铜是多少摩尔:\[ \text{铜的摩尔数} = \frac{100 \text{克}}{63.55 \text{克/摩尔}}\approx 1.57 \text{摩尔} \]然后,根据反应比例,计算需要的硝酸摩尔数:\[ \text{硝酸的摩尔数} = 1.57 \text{摩尔铜} \times \frac{8 \text{摩尔硝酸}}{3 \text{摩尔铜}} \approx 4.19 \text{摩尔} \]最后,将硝酸的摩尔数转换为质量:\[ \text{硝酸的质量} = 4.19 \text{摩尔} \times 63 \text{克/摩尔}\approx 263.97 \text{克} \]所以,理论上,100克铜需要大约264克的硝酸来进行完全反应。
当然,这只是一个理论上的计算,实际操作中,可能因为各种因素,比如反应条件、纯度问题等,结果会有所不同。
但这个计算至少给了我们一个大概的参考。
金属与硝酸反应的相关计算硝酸与金属反应时,金属被氧化成金属阳离子,硝酸被还原为低价氮的化合物。
常用的方法有:1.电子得失守恒:即金属失去的电子与硝酸中+5价N变为低价氮所得到的电子相等。
例:某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物。
当参加反应的单质与被还原的硝酸的物质的量之比为2:1时,还原产物为:()A、NO2B、NO C、N2O D、N22、原子守恒:即溶液中NO3-和放出的NO(NO2)中N的物质的量之和等于原硝酸的物质的量。
例:把3.84克铜投入到一定量的浓硝酸中,当在标准状况下收集到1.68L气体时,金属铜恰好全部消耗。
求反应中消耗硝酸的物质的量。
3.溶液中电荷守恒:溶液中金属阳离子、H+所带正电荷总数应等于NO3-所带负电荷总数。
例、将3.2克Cu与30mL10mol/L的硝酸充分反应,还原产物有NO、NO2,若反应后溶液中有amolH+,则此时溶液中含NO3-的物质的量为A、0.5amolB、2amolC、0.1molD、(0.1+a)mol4、硝酸与硫酸等其他酸的混合液与金属反应时,利用离子方程式3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O进行计算并判断。
用反应中较少(不足量)的那种物质的给定量计算。
例:在100mL混合酸中,C(HNO3)=0.4mol/L,C(H2SO4)=0.2 mol/L,向其中加入2.56克铜,微热,待充分反应后,溶液中Cu2+的物质的量浓度为多少?跟踪训练:1、Zn与稀硝酸反应时,锌与硝酸所耗的物质的量之比为5:12,则硝酸在其还原产物中氮元素的价态可能为()A、0B、+3C、+2D、+12、在标准状况下,将1.92克铜和一定量的浓硝酸反应,随着铜的不断溶解,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当Cu反应完后,共收集到1.12LNO和NO2的混合气体,求反应消耗的硝酸的物质的量和生成NO的体积。
3、在Zn、Cu的混合物中,加入一定量的稀硝酸,充分反应后,剩余金属a克,再在其中加入一定量的稀盐酸,充分振荡后剩余金属b克,则()A、a可能等于bB、a一定等于bC、a一定大于b D 、a可能大于b4、某溶液100mL,其中含硫酸0.03mol,硝酸0.04 mol,若在该溶液中投入1.92克铜粉并微热,反应后放出NO气体约为()A、0.02 molB、0.01 molC、0.015 molD、无法计算5、14克铜银合金与足量某浓度的硝酸溶液反应,将放出的气体与1.12L(标准状况)O2混合通入水中,恰好全部被水吸收,则合金中铜的质量是多少?6、铜和鎂的合金4.6克完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4480mL 的NO2气体和336mL 的N2O4,在反应后的溶液中,加入足量的NaOH溶液,生成的沉淀的质量为A、9.02gB、8.51gC、8.26gD、7.04g。
高中化学氧化还原反应之金属与硝酸反应
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金属与硝酸反应相关计算
金属与硝酸反应产物为硝酸盐,氮的氧化物和水,在这个过程中作为氧化剂的硝酸,一部分体现了氧化性,另一部分体现了酸性,在计算过程中,我们主要把握:两个守恒,一个关系,一个特征,具体如下图:
举例:标准状况下,将1.92g铜粉投入到一定量浓硝酸中,随着铜粉的溶解,反应生成的气体颜色逐渐变浅,当铜粉完全溶解后共收集到NO2和NO的混合气体1.12L,则反应消耗的HNO3的物质的量为()
A.0.8mol
B.0.6mol
C. 0.11mol D无法计算
有的同学一看到反应产物里既有NO又有NO2,脑子先想的反应的方程式,其实利用守恒思想解题,很简单,根本就用不上方程式,即反应消耗的HNO3一部分体现了酸性(转化为了硝酸盐),另一部分体现了氧化性(转化为了NO和NO2),具体解析过程如下图:
解析完毕。
硝酸与金属反应的有关计算 2018.12 一、整体思路硝酸与金属反应过程中硝酸有两个作用:一是酸的作用,一是氧化剂的作用二、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;一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分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中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。
③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,因此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+或NO-3进行相关计算,且溶液中要符合电荷守恒。
④终态法例1. 在一定温度下,某浓度的硝酸与金属锌反应生成NO2和NO,两者的物质的量之比为1:3,则要使1mol金属锌完全反应,反应过程中消耗此硝酸的物质的量为( )A. 2.4 molB. 2.6 molC. 2.8 molD. 3.2 mol例2.一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到气体VL(标准状况),向反应后的溶液中(铜元素、硫元素的存在形式分别为Cu2+、SO42-)加入足量NaOH稀溶液,产生蓝色沉淀,过滤,洗涤,灼烧沉淀,得到CuO固体12.0g,若上述气体为NO和NO2的混合物,且体积比为1﹕1,则VL可能为A.7.5L B.9.5L C.13.6L D.16.8L例3.足量铜溶于一定量浓硝酸,产生NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体若与1.12LO2(标准状况)混合后通入水中,气体被水完全吸收.若向原所得溶液中加入5mol•L-1H2SO4溶液100mL,则继续溶解的Cu的质量为()A. 6.4gB. 9.6gC. 19.2gD. 24gEx1:某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中c(SO42-)+c(NO3-)=2.5mol•L-1,取200mL该混合酸,则能溶解铜的最大质量为( )A 12.8 gB 19.2 gC 32.0 gD 38.4 g2、在某100mL混合酸溶液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别为0.4mol•L-1和0.2mol•L-1,向该混合液中加入1.92g铜粉,加热充分反应后,所得溶液的Cu2+的物质的量浓度为()A.0.15 mol•L-1B.0.225 mol•L-1C.0.3 mol•L-1D.不能确定例4、一定量的浓硝酸与足量铜完全反应,得到硝酸铜溶液和NO2、NO的混合气体2.24L(标准状况),这些气体与一定体积O2(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。
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 D.FeSO4
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+ +2H2OFe(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 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 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 0.06 mol, 0.04 mol, 0.03 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 (NO3)2对应2 mol HNO3 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。 解析: 因为0.03 mol Cu 参加反应生成 Cu(NO3)2 对应 0.06 mol HNO3 显酸性,0.05 mol 氮的氧化物(NO或NO2)对应0.05 mol HNO3作氧化剂,所以共消耗0.11 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?13.5 mol/L的浓中,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)被还原的的物质的量. (2)合金中各成分. 解析:(1)被还原的就是作氧化剂的,即生成的1 mol 氮的氧化物就对应 1 mol 被还原的:所以: n=6.72/22.4=0.3 mol
(2)设合金中铜银的物质的量分别为x、y则显酸性的的物质的量为2x + y 因为PH=0则反应后溶液的氢离子浓度为1? 64x+108y=30 ①2x+y+6.72/22.4=0.08×13.5–0.08×1 ②(氮元素守恒) 解得x=0.3 y=0.1 例8.将6.4 g Cu与80 mol/L 60 mL 的充分反应,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 解析: 6.4 g Cu反应后生成0.1 mol Cu (NO3)2,再加上 HNO3 中的 NO3- 。即得答案 C 。 三、从得失电子守恒的角度. 一般情况下: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与稀反应中,如果有1 mol 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 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×(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0.3 、 0.1,则 NO 和 NO2的物质的量的关系式为: 0.3×2+0.1×1=3n(NO)+ n(NO2) ①(得失电子守恒) n(NO)+ n(NO2)=6.72/22.4 ②
解得n(NO)=0.2 n(NO2)=0.1
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,在化学中具有非常重要的地位。 例11.铜镁合金4.6 g 完全溶于浓中,若反应中被还原,只产生 4480 mL NO2 气体和 336 mL N2O4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。 解析: 反应中铜镁合金失去电子,最终转化为 Cu(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,再根据气体转移的电子的物质的量: n=4480 mL /22400 mL·mol-1+(336 mL/22400 mL·mol-)×2=0.23 mol。
所以沉淀的质量为: 4.6+0.23×17=8.51 g
例12.1.92 g Cu投入到一定量的浓中,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 解析: 从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,氧气在反应中得电子,设通入的氧气的体积为x mL,则: (1.92/64)×2=(x/22400) ×4 解得:x=336, 答案选C。 例13.将32.64 g 铜粉与140 mL 一定量浓恰好完全反应,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)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入v mL a mol/L的 NaOH 溶液,恰好使溶液中的 Cu2+ 全部沉淀,则原的浓度为 a mol/L (3)欲使铜与反应生成的气体在溶液中完全转化为 NaNO3 ,至少需要30%的双氧水 g。 解析:(1)设反应中产生NO和NO2的体积分别为x、y(据得失电子守恒有) x+y=11.2① (x/22.4)×3+(y/22.4) ×1=(32.64/64)×2 解得x=5.824 L y=5.376 L (2)根据反应后的溶液中只有一种溶质NaNO3 ,设原的物质的量浓度为C (由氮元素守恒)则 0.14×C= 10-3 ×v×a + 11.2/22.4, 得原的浓度为: C= (10-3 va +0.5)/0.14 (3) 从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,双氧水在反应中得到电子,需要30%的双氧水的质量为m 则(据得失电子守恒有): (32.64/64)×2=〔(30%×m)/34〕×2解得:m=57.8 g 五、 从极限的角度. 与铁反应,随用量的不同,产物可能是 Fe(NO3)2 或 Fe(NO3)3 这时可用极限法解。 如果产生的气体产物不单一,可能也要用极限法解。 例14.把22.4 g铁完全溶解于某浓度的中,反应只收集到 0.3 mol NO2 和0.2 mol NO。 下列说法正确的是( )。 A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3? B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2
C.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为1:3
D.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为3:1