(完整版)守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题
硝酸中的守恒与计算技巧含解
硝酸中的守恒与计算技巧一、原子守恒【例题1】38.4 mg Cu 与适量的浓HNO 3反应，铜全部反应后，共收集到22.4 mL 气体（标准状况），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 ．2.4×10－3mol 解析：由于随着反应的进行，HNO 3的浓度不断减小，收集的气体应该是NO 2和NO 的混合物，作为选择题，可以用极值法讨论求解，但比较麻烦并无法确定消耗HNO 3的准确值，HNO 3与金属反应时既表现氧化性又表现酸性，生成的NO 2和NO 总的物质的量即是表现氧化性的那部分硝酸的量，表现酸性的那部分硝酸则生成Cu(NO 3)2，由于反应前后氮原子守恒，则反应消耗HNO 3的物质的量为：n(HNO 3) ＝ 2×n[Cu(NO 3)2] + n(NO x ) ＝38.4×10－3g 64g/mol ×2 + 22.4×10－3L 22.4L/mol＝2.2×10－3 mol 答案：C【例题2】1.92 g Cu 与适量的浓HNO 3反应，随着反应的进行，所生成气体的颜色也逐渐变浅。
当铜反应完毕后，共收集到1.12 L 气体（标准状况），则反应中消耗HNO 3的物质的量可能为A ．0.12 molB ．0.11 molC ．0.08 molD ．0.16 mol 答案：B 【例题3】现有m mol NO 2和n mol NO 组成的混合气体，欲用 a mol/L NaOH 溶液吸收，使该混合气体全部转化成盐进入溶液，至少需要a mol/L NaOH 溶液的体积为 (已知：2NO 2 + 2NaOH === NaNO 3 + NaNO 2 + H 2O ；NO 2 + NO + 2NaOH === 2NaNO 2 + H 2O )A ．m/a LB ．2m/3a LC ．2(m+n)/3a LD ．(m+n)/a L 答案：D归纳：规律1. 反应中被还原的硝酸的物质的量等于反应中生成的NO 2和NO 气体的物质的量之和。
硝酸与金属反应的计算
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。
金属与硝酸反应的综合计算专题(守恒法)课件高一下学期化学(新)人教版必修第二册
例： Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 ↑ + 2H2O
n(反应的HNO3)= n(被还原的HNO3)+ n(表现酸性的HNO3) = n(NOx)+2n(Cu2+)
一、原子守恒法
金属与硝酸反应的计算
例1：若将12.8克Cu与一定量的浓HNO3反应，铜全部溶解时，共产生 5.6L气体（标准状况），则所消耗的HNO3的物质的量为 0__._6_5_m__o_l
三、电荷守恒法 10，因此应选择25 mL量筒；（2）浓硫酸溶解于水时放热，为了防止暴沸引起安全事故，稀释浓硫酸时，应该先向烧杯中加入适量水，再沿烧杯内壁缓缓加入浓硫酸，边加入边用
玻璃棒搅拌，使之充分散热，如果先向烧杯中加入16.7 mL浓硫酸，再向其中倒入水，则容易发生暴沸；（3）定容：当液面在刻度线下1～2cm时，改用胶头滴管加蒸馏水至刻度线 与凹液面相切；摇匀：盖好瓶塞，反复上下颠倒；（4）误差分析的依据是 =c、控制变量法，对分子的大小有（或没有）影响时，对分母的大小就没有（或有）影响；A、浓硫酸具 有吸水性，长时间放置在密封不好的容器中，会逐渐变稀，该情况能使所量取16.7mL液体所含n偏小，但对V无影响，因此 （即c）偏小；B、该情况对分子、分母均无影响，因此 对 （即c）无影响；C、该情况导致n偏小，但对V无影响，因此 （即c）偏小；D、该情况导致V偏小，但对n无影响，因此因此 （即c）偏大。
解：n(反应的HNO3)= n(被还原的HNO3)+ n(表现酸性的HNO3) = n(NOx) + 2n(Cu2+) = 5.6L/22.4L/mol+2ⅹ12.8g/64g/mol =0.65mol
一、原子守恒法
【新教材】人教版（2019）高中化学必修二5.2.4硝酸与金属计算专题
m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)=m(金属)+n(e-)×17g/mol
[因为M→Mn+,Mn+ →M(OH)n]
-ne-
+H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO3- 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 R+H++NO3-来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或 NO3-进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。
B．该合金中铜与镁的物质的量之比为1:2C．产生的沉淀质量为2.54g 时，加入NaOH溶液的体积是600ml
D．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%
3、电荷守恒法
反应后溶质是硝酸盐M(NO3)n和可能剩余的HNO3 c(NO3- )=c(H+)+n·c(Mn+)(Mn+代表金属离子)
(2)如果金属被HNO3溶解后，再向溶液中滴加NaOH溶液使金属 阳离子恰好完全沉淀，则金属失去电子的物质的量等于HNO3得到电 子的物质的量，也等于生成氢氧化物时消耗的OH-的物质的量，因此，
将1.52g铜镁合金完全溶解于50.0mL密度为1.40g/mL、质量分数为 63.0%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4气体1120ml(标准状况)。向反应后 的溶液中加入1.00mol/LNaOH溶液，金属离子全部沉淀，得到2.54g沉 淀。下列说法正确的是A．D该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度为 13.0mol/L
5.2.4金属与硝酸反应的计算专题
01 原子守恒法 02 电子得失守恒法 03 电荷守恒法 04 利用离子方程式计算法
1、原子守恒法 HNO3与金属反应时， 一部分HNO3起酸的作用以NO3-的形式存在于溶液中； 一部分作为氧化剂转化为还原产物。
硝酸与金属反应的有关计算
硝酸与⾦属反应的有关计算2019-06-28⼀、基本题型1.⾦属与硝酸的反应计算例138.4 mg铜与适量的浓硝酸反应，铜全部作⽤后，共收集到22.4 mL（标准状况）⽓体，反应消耗的HNO3物质的量可能是（）。
解析解法⼀极端假设法n（Cu）=6.0×10-4mol，若38.4 mg铜全部与浓硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸为2.4×10-3mol，若38.4mg铜全部与稀硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸为1.6×10-3mol，事实上铜先与浓硝酸反应，浓硝酸变稀后，⼜与稀硝酸反应。
消耗的硝酸的物质的量应在1.6×10-3mol和2.4×10-3mol之间。
故选C。
解法⼆氮原⼦守恒法2.⾦属与硝酸反应产⽣的⽓体⼜被氧⽓氧化成硝酸的计算例21.92 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。
A.168B.224C.336D.504解析得失电⼦守恒法从反应的过程分析，铜失去电⼦，先被硝酸氧化，得到NO2、NO，然后NO2、NO失去电⼦⼜被氧⽓氧化。
从反应的始态和终态看，铜在反应中失去电⼦，氧⽓在反应中得电⼦，根据得失电⼦守恒，铜失去的电⼦总量等于氧⽓得到的电⼦总量。
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。
3.⾦属与硝酸和硫酸的混合酸反应的计算例3在100 mL某混合酸中，硝酸的物质的量浓度为0.4 mol·L-1，硫酸的物质的量浓度为0.1 mol·L-1，向其中加⼊1.92 g铜粉，微热，待充分反应后，则溶液中Cu2+的物质的量浓度为（）mol·L-1。
(完整版)硝酸与金属反应计算题
硝酸与金属反应的计算一、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硝酸,反应后,剩余金属m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后, 剩余金属m2 g, 则m1与m2的关系是( )。
A. m1一定大于m2B. m1一定等于m2C. m1可能等于m2D. m1可能大于m2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NO3-,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。
例3.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( )。
硝酸与金属反应计算题解法
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。
高考化学硝酸与金属反应计算题的解法
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.⨯-molB ．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 Ox x xCu HNO Cu NO NO H O y y 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 2B ．NOC ．N O 2D ．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 x n 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 。
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守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题
一. 原子守恒法
例1.38.4gCu与适量浓反应，当铜全部作用后，共收集到标准状况下的气体22.4L（不考虑转化为），反应消耗的硝酸的物质的量可能是（）
A. B.
C. D.
解析：在Cu与的反应中，起氧化剂和酸两种作用。
因收集到的气体可能是和的混合气体，由N原子守恒知：
所以有：
答案为C。
二. 电子守恒法
例2. 铜和镁的合金4.6g完全溶于浓硝酸，若反应后硝酸被还原只产生的气体和的气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为（）
A. 9.02g
B. 8.51g
C. 8.26g
D. 7.04g
解析：分析题意可知，最后生成的沉淀为与的混合物，其质量等于合金的质量与所结合的的质量之和。
又铜、镁与硝酸反应生成+2价的阳离子，由电子守恒得。
代入有关数据可得，所以结合的的物质的量为
，故。
答案为B。
例3. 14g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与（标准状况）混合，通入水中，恰好被全部吸收，则合金中铜的质量为（）
A. 1.4g
B. 2.4g
C. 3.2g
D. 6.4g
解析：因硝酸的浓度未知，故根据方程式计算有困难。
分析反应的整个流程知，失电子数等于转化为氮的氧化物的过程中得到的电子数，氮的氧化物失电子数等于得到的电子数，故失电子总数等于得到的电子数。
设，根据质量守恒和电子得失守恒可列式：
解得：
所以
答案为C。
三. 电荷守恒法
例4. 3.2g铜与过量的浓硝酸（）充分反应，硝酸的还原产物
有NO和，反应后溶液中的，则此时溶液中所含物质的量为（）
A. B.
C. D.
解析：本题用常规法较繁。
分析题意知：反应后的溶液中含有的离子有：
，应用电荷守恒：
即
所以
答案为B。
金属与硝酸反应的过程中，金属失去的电子数一定等于硝酸还原为氮的氧化物时获得的电子数。
灵活运用这一电子守恒法，往往能使复杂问题简单化，对于快速、准确地解决这一类题型有很大帮助。
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1.68LO2（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5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（）
A．60mL B．45mL
C．30mL D．15mL
解析：本题包含三个反应过程：①Cu+HNO3→Cu2++混合气体(NO2、N2O4、NO)；②混合气体(NO2、N2O4、NO)+O2+H2O→HNO3；③Cu2++2OH-＝Cu(OH)2↓。
根据电子守恒，在反应①中Cu失去电子的物质的量与反应②中O2获得电子的物质的量相等，即2n(Cu2+)＝4n(O2)，得：
n(Cu2+)＝2n(O2)＝2×■＝0.15mol。
由反应③可知，n(NaOH)＝2n(Cu2+)＝0.3mol，所以NaOH溶液的体积为：■＝0.06L＝60mL。
故答案应为A。
例2 将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。
请回答：
⑴NO的体积为 L，NO2的体积为 L。
⑵待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmL a mol·L-1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为 mol·L-1。
⑶欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水 g 。
解析：⑴设混合气体中NO和NO2的物质的量分别为xmol和ymol，则x+y＝■＝0.5①，由于反应过程中电子守恒（得失电子相等），故3x+y＝2×■②，解①、②组成的方程组得：x＝0.26，y＝0.24。
则NO的体积为：0.26mol×22.4 L·mol-1≈5.8L，NO2的体积为：11.2L －5.8L＝5.4L。
⑵根据氮原子守恒可知，n(HNO3)＝n(NaNO3)+n(NO)+n
(NO2)＝n(NaOH)+0.5mol＝(a×V×10-3+0.5)mol，则原硝酸溶液的浓度为：■mol·L-1。
⑶由反应过程中电子转移守恒可知，NO和NO2全部变成NaNO3所失去的电子数等于Cu与HNO3反应所失去的电子数，即n(e-)＝2×■mol＝1.02mol，故n(H2O2)＝■＝0.51mol，因此，需要30%的双氧水的质量为：■＝57.8g。
巩固练习：（2002·上海）0.03mol铜完全溶于硝酸，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．30 B．46
C．50 D．66
（答案：B、C。
提示：混合气体的平均相对分子质量介于假若0.05mol混合气体全部为NO和NO2时的平均分子质量与假若0.05mol混合气体全部为NO2和N2O4时的平均分子质量之间）。