高一化学培优训练——硝酸与金属反应的计算

硝酸与金属反应计算方法的归纳硝酸与金属反应是化学中常见的一种反应类型。

在这种反应中，硝酸中的氧气通常会氧化金属，使其发生化学变化。

根据不同的金属和硝酸的浓度，反应的过程和产物都会有所不同。

下面将根据不同的情况来归纳硝酸与金属反应的计算方法。

1.一氧化二氮产物的计算：当硝酸与金属反应时，首先要确定反应的化学方程式。

硝酸的化学式一般为HNO3，金属的化学式为M。

一般情况下，硝酸会发生分解反应，产生一氧化二氮(N2O)、水(H2O)和相应的金属盐(M(NO3)2)。

反应可以表示为：M+4HNO3->M(NO3)2+2H2O+2NO在计算一氧化二氮产物时，首先要计算反应的摩尔比。

摩尔比的计算可以根据化学方程式中的系数来确定。

例如，对于反应M+4HNO3->M(NO3)2+2H2O+2NO，硝酸与金属的摩尔比为1:4、因此，反应中一氧化二氮的摩尔比为1接下来，要计算一氧化二氮的摩尔质量。

一氧化二氮的分子式为N2O，它由两个氮原子和一个氧原子组成。

氮的摩尔质量为28g/mol，氧的摩尔质量为16g/mol。

因此，一氧化二氮的摩尔质量为28 + 16 = 44g/mol。

最后，要计算一氧化二氮的质量。

根据摩尔质量和摩尔比，可以使用下面的公式来计算一氧化二氮的质量：质量=摩尔比×摩尔质量2.金属离子产物的计算：除了产生一氧化二氮之外，硝酸与金属反应还会产生相应的金属盐。

金属盐的化学式为M(NO3)2，其中的金属离子由金属的化学式和电荷数确定。

例如，对于反应M+4HNO3->M(NO3)2+2H2O+2NO，金属离子的化学式为M2+，其中的金属为M。

在计算金属离子产物时，首先要计算金属离子的摩尔比。

金属离子和一氧化二氮的摩尔比可以根据化学方程式中的系数来确定。

对于上述反应，金属离子和一氧化二氮的摩尔比为1:1接下来，要计算金属离子的摩尔质量。

金属离子的摩尔质量可以根据金属的原子量和电荷数来确定。

高中化学解题技巧：有关硝酸与金属反响的计算从反响的本质看:金属与硝酸反响的实质是金属与H+和NO3-共同作用.例如:铜与稀硝酸反响的实质是 :3Cu+8H++2NO3-===3Cu2++4H2O+2NO↑3Fe2++4H++NO3-===3Fe3++2H2O+NO↑1.铜粉放入稀硫酸溶液后，加热后无明显现象发生，当参加以下一种物质后，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解析:铜不能与稀硫酸反响，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.铁铜混合物参加缺乏量的硝酸，反响后，剩余金属m1g，再向其中参加一定量稀硫酸.充分振荡后，剩余金属m2g，那么m1与m2的关系是()。

一定大于m2一定等于m2可能等于m2可能大于m2解析:铁铜混合物与缺乏量的硝酸反响后生成硝酸盐，即溶液中的盐含有NO3-，再加稀硫酸提供H+，发生氧化复原反响，会再溶解一局部金属。

答案选A。

例3.Fe2+可以水解:Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+，现向Fe(NO3)2溶液中参加足量的稀硫酸，那么溶液的颜色()。

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-，再参加稀硫酸提供H+，发生氧化复原反响3Fe2++4H++NO3-===3Fe3++2H2O+NO↑溶液变黄，答案选 C4.在100mL混合溶液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是mol/L，mol/L向该混合液中参加g铜粉，加热待充分反响后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是()。

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，molCu，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B。

从硝酸在反响中的作用:参加反响的硝酸一局部显酸性，生成硝酸盐，另一局部作氧化剂，一般转化为氮的氧化物(NO或NO2)，根据氮元素守恒解题。

硝酸与金属反应的计算硝酸与铜的反应方程式如下：3Cu+8HNO3->3Cu(NO3)2+2NO+4H2O根据反应方程式，我们可以看到该反应需要3个铜原子和8个硝酸分子。

根据化学计量法，反应物的摩尔比决定了产物的生成量。

首先，我们需要确定反应物的摩尔质量：铜的摩尔质量：63.55 g/mol硝酸的摩尔质量：63.0128 g/mol假设我们有1g的铜与足够的硝酸反应。

根据铜的摩尔质量，我们可以计算出1g铜的摩尔数：1 g铜 / 63.55 g/mol = 0.0157 mol铜根据反应方程式，1 mol铜需要8 mol硝酸进行完全反应。

因此，0.0157 mol铜需要的硝酸量为：0.0157 mol铜× (8 mol硝酸 / 3 mol铜) = 0.0419 mol硝酸接下来，我们可以根据硝酸的摩尔质量计算出所需硝酸的质量：0.0419 mol硝酸× 63.0128 g/mol = 2.643 g硝酸所以，当1g铜与足够的硝酸反应时，硝酸的质量需要2.643g。

根据反应方程式，我们可以知道反应生成的产物是Cu(NO3)2、根据铜和硝酸的化学计量关系，我们可以计算出生成的Cu(NO3)2的质量：0.0157 mol铜× (1 mol Cu(NO3)2 / 3 mol铜) × (63.55 g/mol) = 0.328 g Cu(NO3)2根据反应方程式，我们可以知道反应生成的是NO气体。

根据数量关系，我们可以计算出生成的NO气体的体积：0.0157 mol铜× (2 mol NO / 3 mol铜) × (22.4 L/mol) =0.210 L NO最后，根据反应方程式，我们可以知道反应生成了水。

根据铜和硝酸的化学计量关系，我们可以计算出生成的水的质量：0.0157 mol铜× (4 mol H2O / 3 mol铜) × (18.015 g/mol) = 0.125 g H2O综上所述，当1g铜与足够的硝酸反应时，我们得到了2.643g硝酸、0.328gCu(NO3)2、0.210LNO以及0.125gH2O。

硝酸与金属反应计算题解法一、电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数目等于金属原子失去的电子数目。

【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1.68 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。

若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（）A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL【分析】铜与硝酸反应不管生成哪种气体，后来这些气体又全部转化成硝酸，相当于硝酸前后没变，铜失去的电子等于氧气得到的电子，即［答案］A （解析：利用电子转移数目的守恒）【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． NO2 B． NO C．N2O D． N2【解析】：一般的讲，常见的金属的化合价由＋1、＋2、＋3三种情况。

当金属和硝酸反应时，二者得失电子数目一定相等。

由题意知，金属失电子数＝2×金属的化合价，设硝酸的还原产物中氮元素的化合价为x，则氮元素得电子数目＝1×（5－x）。

因此有：2×金属的化合价＝1×（5－x），分三种情况讨论：当金属的化合价为＋1时，x ＝3（无答案），当金属的化合价为＋2时，x＝1（答案C），当金属的化合价为＋3时，x＝-1（无意义）。

二、原子守恒：硝酸与金属反应时，一部分以NO3-的形式存在，一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量和反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。

【例1】38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到22.4mL气体（STP），反应消耗的硝酸的物质的量可能是：A．1.0×10－3mol B．1.6×10－3mol C．2.2×10－3mol D．2.4×10－3mol【解析】：由题意知，浓硝酸是适量的，存在由浓变稀的问题。

硝酸和金属反应的计算
本文将介绍硝酸和金属反应的计算方法。

硝酸是一种强氧化剂，它可以与许多金属反应生成相应的盐和气体。

在这个反应过程中，硝酸提供氧原子，将金属氧化为金属离子，同时还释放出一定量的气态产物。

硝酸和金属反应的计算主要涉及两个方面：一是计算反应生成物的摩尔质量和化学计量比；二是根据实验条件和反应方程式计算反应的理论产量和实际产量，并计算反应的收率。

首先，对于硝酸和金属反应的生成物，需要根据反应方程式计算它们的摩尔质量和化学计量比。

例如，对于硝酸和铜的反应，反应方程式为：
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
根据方程式，可以得出反应生成物为硝酸铜、二氧化氮和水。

它们的摩尔质量分别为：硝酸铜为187.556 g/mol，二氧化氮为46.0055 g/mol，水为18.0153 g/mol。

化学计量比为硝酸铜：二氧化氮：水 = 1：2：2。

其次，根据实验条件和反应方程式，可以计算反应的理论产量和实际产量，并计算反应的收率。

理论产量指的是在理论上可能生成的产物的最大量，实际产量则是实验中实际得到的产物量。

反应的收率是实际产量与理论产量之比，用百分数表示。

例如，假设实验中使用了1.00 g的铜和过量的硝酸进行反应，得到了0.90 g的硝酸铜。

根据实验条件和反应方程式，可以计算出
理论产量为1.14 g，收率为79%。

总之，硝酸和金属反应的计算是化学实验和工程设计中常见的问题。

通过计算反应生成物的摩尔质量和化学计量比，以及根据实验条件和反应方程式计算反应的理论产量和实际产量，可以帮助我们更好地理解反应机理和优化反应条件。

硝酸与金属反应的有关计算典例在线38.4 mg 铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到22.4 mL(标准状况)气体，则反应消耗的硝酸的物质的量可能是A ．1.0×10−3 molB ．1.6×10−3 molC ．2.2×10−3 molD ．2.4×10−3 mol 【答案】C【解析】浓硝酸适量，在反应过程中变稀，实际上发生了两个反应：Cu+4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2+2NO 2↑+ 2H 2O ，3Cu+8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2+2NO ↑+4H 2O 。

反应消耗的HNO 3包括起酸性作用和起氧化性作用的两部分，前者反应后以Cu(NO 3)2形式存在，后者被还原后生成NO 2、NO 气体。

从两个方程式看出Cu+2HNO 3(酸)～Cu(NO 3)2，HNO 3(氧化剂)～NO 2(或NO)，所以反应消耗的HNO 3的物质的量为：3138.410g 64g mol --⨯⋅×2+1322.410 L22.4 L mol--⨯⨯=1.2×10−3 mol+1×10−3 mol=2.2×10−3 mol 。

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3NO -的共同作用。

例如：铜与稀硝酸反应的实质是：3Cu +8H ++23NO -===3Cu 2+ +4H 2O +2NO↑。

Fe 2+与稀硝酸反应的实质是：3Fe 2+ +4H + +3NO -===3Fe 3+ +2H 2O+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NO 2)，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 NO 2 (也可能会转化为N 2O 、N 2和NH 3)，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。