硝酸与金属反应计算题

一、从反应的本质看：

金属与硝酸反应的实质是金属与^和NG-共同作用.

例如：铜与稀硝酸反应的实质是：3Cu +8H+ +2NQ- ===3Ci f+ +4HO +2NO

Fe2+与稀硝酸反应的实质是：3Fe2+ + 4H+ + NO3- === 3Fe3+ + 2出0 + NOT

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 （SO 4） 3

B. Na t CO

C. KNO

解析：铜不能与稀硫酸反应，但稀硫酸提供K，盐提供NO-,构成强氧化条件，能溶解铜并产生气体。答案选Co

例2.铁铜混合物加入不足量的硝酸，反应后，剩余金属m g，再向其中加入一定量稀硫酸?充分振荡后，剩余金属mg，则m与m的关系是（）。

A. m 1 一定大于m

B. m 1 一定等于m>

C. m 1可能等于m>

D. m可能大于m>

解析：铁铜混合物与不足量的硝酸反应后生成硝酸盐，即溶液中的盐含有NO-，再加稀硫酸

提供H+，发生氧化还原反应，会再溶解一部分金属。答案选A o

例3.已知Fe2+可以水解：Fe 2+ +2H2OFe（OH）2+2H,现向Fe（NQ）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NO-，再加入稀硫酸提供H+，发生氧化还原反应，3Fe2+ + 4H+ + NO-=== 3Fe3+ + 2H2O + NOT 溶液变黄，答案选C

例4.在100 mL混合溶液中，HNO和H2SO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HNO和H2SQ的物质的量浓度，可以求出K和NO-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计算.答案选B o

二、从硝酸在反应中的作用：

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），根据氮元素守恒解题。

-3

例5.将mg Cu与x 10 mol的浓硝酸恰好完全反应，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NQ）

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x 10-3 mol的硝酸显酸性，其余的硝酸中的氮全转移到NC或NO中，即有1 mol HNO 作氧化剂就有1 mol氮的氧化物（NO或NO）。答案_mL.。

例6.将g铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应，反应后收集到的气体在标准状况下的体积为1120 mL o （假设反应中只产生NC或NQ）则消耗硝酸的物质的量为 _______________________ mol。

A. B. 解析：因为mol Cu 参加

反应生成Cu（NO3）2对应mol HNO 3显酸性，mol氮的氧化物（NO或NO）对应mol HNO3作氧化剂，所以共消耗硝酸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的浓硝酸中,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NO),并测得溶液的pH=O ，假设反

应后溶液的体积仍80 mL o

(1)被还原的硝酸的物质的量?(2)合金中各金属成分.

解析:(1)被还原的硝酸就是作氧化剂的硝酸，即生成的1 mol氮的氧化物就对应1 mol被

还原的硝酸：所以：

n== mol

(2)设合金中铜银的物质的量分别为x、y则显酸性的硝酸的物质的量为2x + y

因为PH=O则反应后溶液的氢离子浓度为 1

64x+108y=30 ①2x+y+=x-x 1 ②(氮元素守恒)

解得x= y=

例8?将g Cu与80 mol/L 60 mL的硝酸充分反应，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NO)，此时溶液中所含NO-的物质的量为mol o

A. B. C. a+ D. a+

解析：g Cu 反应后生成mol Cu (NO 3)2,再加上HNQ中的NO「。即得答案C 。

三、从得失电子守恒的角度.

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，根据得失电子解题。

例9 .在Cu与稀硝酸反应中，如果有1 mol硝酸被还原，则被氧化的铜的物质的量

为_______ ol o

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 X (5 -2)=2x , 答案选

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、，则NO和NQ的物质的量的关系式为：

X 2+X 1=3 n(NO)+ n(NQ)①(得失电子守恒)n(NO)+ n(NQ)= ②

解得n(NO)= n(NQ)=

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，在化学计算中具有非常重要的地位。

例11.铜镁合金g完全溶于浓硝酸中，若反应中硝酸被还原，只产生4480 mL NO 2气体和

336 mL N 2C4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 o

解析：反应中铜镁合金失去电子，最终转化为C U(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，再根据气体计算

转移的电子的物质的量：

-1 -

n=4480 mL /22400 mL ? mol +(336 mL/22400 mL ? mol ) X 2= mol。

所以沉淀的质量为：+ X 17= g

例g Cu投入到一定量的浓硝酸中，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。 B

A . 168

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：

64) X 2=(x/22400) X4解得:x=336 , 答案选G

例13.将g铜粉与140 mL 一定量浓硝酸恰好完全反应,铜完全溶解,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为L.(假设反应中只产生NO或NO)请回答：

(1)N0 的体积为_________ mL；NQ的体积为_________ m L。

(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入v mL a mol/L的NaQH溶液，恰好使溶

液中的Cu2+全部沉淀，则原硝酸的浓度为__________ a mol/L

(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在溶液中完全转化为NaNQ，至少需要30%勺双氧

水_______ g o

解析:(1)设反应中产生NQ和NQ的体积分别为x、y(据得失电子守恒有)

x+y=①(x/ X 3+(y/ X仁64) X2

解得x= L y= L

(2)根据反应后的溶液中只有一种溶质NaNQ，设原硝酸的物质的量浓度为 C

(由氮元素守恒)则X C= 10-3X v x a + , 得原硝酸的浓度为：C= (10-3 va

(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%勺双氧水的质量为m则(据得失电子守恒有):

64) X 2=〔(30%X m)/34〕X2 解得:m= g

五、从极限的角度?

硝酸与铁反应，随用量的不同，产物可能是Fe(NQ?2或Fe(NQ?3这时可用极限法

解。如果产生的气体产物不单- ，可能也要用极限法解。

例14.把g铁完全溶解于某浓度的硝酸中，反应只收集到mol NQ 和mol NQ F列说法正确的是( )。

A. 反应后生成的盐只有

Fe(NQ) 3 B ■反应后生成的盐只有Fe(NQ)2

C.产物中Fe(NQ)2和Fe(NQ)3的物质的量之比为1:3

D.产物中Fe(NQ) 2 和Fe(NQ) 3的物质的量之比为3:1

解析：用极限法判断：g铁如完全转化为Fe(NQ)3转移mol电子；如完全转化为Fe(NQ) 2转移mol电子，反应中实际转移x 1 + X 3= mol电子，所以产物中既有Fe(NQ)2又有Fe(NQ)3 这，分别设

Fe(NQ)2和Fe(NQ)3的物质的量分别x、y,

则(据得失电子守恒有)：x+y=①2X x+3X尸②

解之:x= y=, 答案选D O

例15. mol的铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物混合气

NQ NQ 、NQ 混合气体共mol，该

体的平均相对分子量可能是( )。

解析：假设mol 气体全是NO 则转移 mol 电子;假设mol 气体全是NQ 则转mol 电子；假设mol 气体全是N 2C 4则转移 mol 电子，而实际 mol 的铜在反应中转移 mol 的电子,因为介于和之间；和之间；所以用极限法判断组成可能有两种极限。

⑴ 气体为NO 和NO 的混合气体.

解：设NO 和NO 的物质的量分别为 x 、y 则(据得失电子守恒)：

x+y= ① x+3y= ② 解之：x= y= ，

所以平均相对分子量为:(46 X 9+30X 1)/10=

(2)气体为NO 和N 2O 4的混合气体:

解：设NO 和N 2O 4的物质的量分别为 x 、y 则(据得失电子守恒)：

x+y= ①

x+2y= ②

解之：x= y=，所以平均相对分子量为：(46 X 4+92X 1)/5=，实际分子量应介于与之间，答

案选 B C 。

46 30

C. 50