高中化学苏教版（2019）必修第二册 专题7 微专题(五) 守恒法突破硝酸与金属反应的相关计算（23张PPT）

(共23张PPT)
微专题(五)　守恒法突破硝酸与金属反应
的相关计算
一、思维模型
二、常用的计算方法(以Cu与硝酸反应为例)
1.原子守恒法
反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n(HNO3)剩(N原子守恒)。
2.电子守恒法
反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu－2e－===Cu2＋；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，
＋e－===NO2、
＋3e－===NO。根据得失电子守恒，则有2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中，氮的氧化物完全生成硝酸，由于开始反应物为硝酸，中间生成了氮的氧化物，但最终又变回了硝酸，所以相当于铜失去的电子最终由氧气得到，则有2n(Cu)＝n(O2)。
三、常见两种计算
1.硝酸与铜反应
浓硝酸与足量的铜反应，开始浓硝酸被还原为NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，稀硝酸被还原为NO，向反应后的溶液中加稀硫酸，
又被还原为NO。
2.稀硝酸与铁反应(铁的常见价态：＋2、＋3)
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；
3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
1.将3.2
g
Cu跟30.0
mL
10.0
mol·L－1的HNO3充分反应，还原产物有NO和NO2，若反应后溶液中有a
mol
H＋，则此时溶液中含
的物质的量为
A.0.5a
mol
B.(0.1＋a)
mol
C.0.1a
mol
D.2a
mol
跟踪训练
√
1
2
3
5
4
6
7
8
2.将14
g铜银合金与足量的硝酸反应，放出的气体与标准状况下体积为1.12
L的O2混合后再通入水中，恰好全部吸收，则合金中铜的质量为
A.4.8
g
B.3.2
g
C.6.4
g
D.10.8
g
解析　分析整个过程，金属提供的电子等于氧气获得的电子，标准状况下，n(O2)＝
＝0.05
mol，设Cu、Ag的物质的量分别为x、y，则根据质量列方程：x×64
g·mol－1＋y×108
g·mol－1＝14
g，根据得失电子守恒列方程：2x＋y＝0.05
mol×4＝0.2
mol，解得x＝0.05
mol、y＝0.1
mol，m(Cu)＝0.05
mol×64
g·mol－1＝3.2
g。
1
2
3
5
4
√
6
7
8
1
2
3
5
4
3.将19.5
g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐、水及气体，当锌粉完全反应时收集到11.2
L
NO、NO2混合气(标准状况下)，则所消耗硝酸的物质的量是
A.1.2
mol
B.1.1
mol
C.0.9
mol
D.0.8
mol
√
6
7
8
1
2
3
5
4
6
7
8
1
2
3
5
4
4.铜和镁的合金4.6
g完全溶于足量的硝酸后，再加入过量的NaOH溶液，生成9.7
g沉淀，则合金与硝酸反应时，放出的气体可能是
A.0.2
mol
NO
B.0.2
mol
NO2和0.05
mol
N2O4
C.0.1
mol
N2O
D.0.1
mol
NO、0.1
mol
NO2和0.1
mol
N2O4
√
6
7
8
1
2
3
5
4
6
7
8
5.(2019·武汉高一检测)如图表示Cu与HNO3反应的量的关系，A、B、C、D四点中表示铜与稀硝酸反应中被还原的HNO3与Cu的量的关系的点是
1
2
3
5
4
解析　Cu与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，由化学方程式可知参加反应的HNO3只有
被还原，故被还原的HNO3与Cu的关系为3Cu～2HNO3(被还原)。
√
6
7
8
6.稀HNO3的还原产物可以是①NO、②N2O、③N2、④NH4NO3。在稀HNO3和Zn的反应中，若有1
mol
HNO3参加反应，则有0.8
mol电子转移，由此推断稀HNO3的还原产物可能为
A.仅④
B.②或④
C.③或④
D.仅②
1
2
3
5
4
解析　1
mol硝酸参加反应，反应中硝酸表现为酸性和氧化性，转移电子0.8
mol，则应生成0.4
mol
Zn(NO3)2，设稀HNO3的还原产物中氮元素的化合价为x，若有0.2
mol硝酸被还原，则有0.2
mol×(5－x)＝0.8
mol，解得x＝＋1，应生成N2O；若有0.1
mol硝酸被还原，则有0.1
mol×(5－x)＝0.8
mol，解得x＝－3，应生成NH4NO3，故稀HNO3的还原产物为②N2O或④NH4NO3。
√
6
7
8
7.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和0.1
mol·L－1，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(忽略体积变化)为
A.0.15
mol·L－1
B.0.225
mol·L－1
C.0.35
mol·L－1
D.0.45
mol·L－1
1
2
3
5
4
√
6
7
8
Cu与稀硝酸发生反应：
H＋量不足，应根据H＋的物质的量来计算。
1
2
3
5
4
6
7
8
1
2
3
5
4
6
7
8
8.将32.64
g铜与140
mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下的一氧化氮和二氧化氮混合气体共11.2
L。请回答下列问题：
(1)产生一氧化氮的体积为_______L(标准状况下)。
1
2
3
5
4
5.824
解析　该过程发生两个反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。设生成的NO和NO2的物质的量分别为x、y，则x＋y＝0.5
mol,1.5x＋0.5y＝0.51
mol，解得x＝0.26
mol，y＝0.24
mol，故标准状况下V(NO)＝0.26
mol×22.4
L·
mol－1＝5.824
L。
6
7
8
(2)待反应结束后，向溶液中加入V
mL
a
mol·L－1的氢氧化钠溶液，恰好
使溶液中的Cu2＋全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度为________________
mol·L－1(不必化简)。
解析　在反应过程中，HNO3一部分表现酸性，一部分表现氧化性。由溶液中的Cu2＋恰好全部转化为沉淀，则表现酸性的HNO3的物质的量为n(HNO3)＝n(NaOH)，表现氧化性的HNO3的物质量为n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)，故原硝酸中HNO3的物质的量n(HNO3)＝n(NaOH)＋n(NO)＋
n(NO2)＝(aV×10－3＋0.5)mol，则c(HNO3)＝
mol·L－1。
1
2
3
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6
7
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(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠，至少需要氧气______mol。
解析　通入氧气的目的是将0.26
mol
NO和0.24
mol
NO2全部转化为HNO3。根据得失电子守恒：4n(O2)＝3n(NO)＋n(NO2)＝3×0.26
mol＋0.24
mol＝1.02
mol，则n(O2)＝0.255
mol。
1
2
3
5
4
0.255
6
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8
本课结束