第五章　化工生产中的重要非金属元素　微专题二　硝酸与金属反应的相关计算 课件（共25张PPT）

(共25张PPT)
微专题二
WEIZHUANTIER
硝酸与金属反应的相关计算
第五章
1.思维模型
2.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元素只存在于HNO3中，反应后含N元素的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，则有n(HNO3)消耗＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]。
(2)得失电子守恒法：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，所以相当于铜失的电子最终由氧气得到，则有2n(Cu)＝n(O2)。
3.常见的两种计算
(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
Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；
3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
1
2
3
4
5
6
1.(2022·吉林省实验中学高一期中)a mol FeS与b mol FeO投入到V L c mol·
L－1硝酸中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液成分可看作是Fe(NO3)3和H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为
①(a＋b)×63 g ②(a＋b)×189 g
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
√
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
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
√
1
2
3
4
5
6
3.(2022·长春实验中学高一检测)将3.84 g Cu和一定量的浓HNO3反应，当Cu反应完全时，共收集到气体2.24 L NO2和NO(标准状况，不考虑NO2转化为N2O4)，则反应中消耗HNO3的物质的量为
A.0.1 mol B.0.24 mol
C.0.16 mol D.0.22 mol
√
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
4.(2022·河南信阳高中高一检测)某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g铜(已知硝酸只被还原为NO气体)。向另一份
中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉
质量增加的变化如图所示。下列分析或
结果不正确的是
A.原混合酸中H2SO4物质的量为0.4 mol
B.AB段发生的离子反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
C.混合酸中HNO3物质的量浓度为2 mol·L－1
D.第二份溶液中最终溶质为FeSO4
√
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
AB段发生的离子反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故B项正确；
1
2
3
4
5
6
硝酸根离子全部被还原，没有显酸性的硝酸，因为溶液中有硫酸根离子，并且铁单质全部转化为亚铁离子，所以溶液中最终溶质为FeSO4，故D项正确。
1
2
3
4
5
6
5.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
4
5
6
Cu与稀硝酸发生反应：
3Cu　 ＋8H＋　 ＋　 ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3　　　　 8　　　　 2
0.03 mol　 0.06 mol　 0.04 mol
1
2
3
4
5
6
H＋量不足，应根据H＋的物质的量来计算。
1
2
3
4
5
6
6.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)。
5.824
1
2
3
4
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。
5
6
1
2
3
4
5
6
(2)待反应结束后，向溶液中加入V mL a mol·L－1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)。
1
2
3
4
在反应过程中，HNO3一部分表现酸性，另一部分表现氧化性。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。
5
6
1
2
3
4
5
6
(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。
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。
0.255
第五章
本课结束