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】(2007年高考理综四川卷)足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO

2、N2O

4、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5mol·L-1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶

（）

A．60mL

B．45mL

C．30mL

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

n(O2)=1.68 L / 22.4 mol·L-1= 0.075 mol

假设铜有x mol,应有：0.075×2×2 = 2xx=0.15mol Cu～Cu(NO3)2～2HNO3～

2NaOH

液的体积是12

0.15mol0.3mol

V(NaOH)=0.3 mol / 5mol/L = 0.06 L

［答案］A （

解析：

利用电子转移数目的守恒）

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2】把2.56g Cu放入盛有足量浓HNO3的大试管中，立即发生化学反应。当Cu完全反应完毕后，共生成气体

1.12L(标况)，求此反应中耗用纯HNO3的质量是多少克？

【分析】反应开始阶段，Cu与浓HNO3发生如下反应：

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

随着反应的进行，HNO3的浓度会逐渐降低，Cu与HNO3的反应将按稀HNO3的方式进行：

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

以上两反应都有气体生成，分别是NO2和NO，生成的1.12L气体显然是NO2和NO的混合气体积。但无论是NO2还是NO，都是1molHNO3还原生成1mol气体，所以由混合气的物质的量，即可求出被还原的HNO3的物质的量，即：

N(HNO3)(被还原)=11.2L / 22.4 mol·L-1= 0.05mol反应中Cu生成Cu(NO3)2，所以还需消耗一定量提供NO3-的HNO3

设作为酸消耗的HNO3为xmol

Cu ～Cu(NO3)2～2HNO32n=0.08mol

故消耗HNO3的总物质的量：

nHNO3(总)=nHNO3(被还原)+nHNO3(提供酸根)

=0.05+0.08=0.13 mol

mHNO3=63×0.13=8.19 g

【答案】消耗HNO3 8.19 g

解析：

因浓HNO

3与Cu反应及稀HNO

3与Cu的反应产物不同，很自然会从符合实际的化学反应，即先是Cu与浓HNO

3反应，而后是Cu与稀HNO

3反应来进行计算。但由于这两个反应的发生很难有严格的界限，所以非要计算出

1.12L气体中的NO

2和NO的质量分数是困难的。从前面的“分析”可以看出，实际上并没有必要将NO

2和NO的量分开，因生成1mol NO

2或生成1mol NO都需有1mol HNO

3被还原，所以运用原子守恒，只需根据生成气体的体积求出被还原HNO 3的总量，然后再考虑提供酸根(NO

3-

)消耗的HNO

3,即可求出耗用HNO

3的总质量。从解此题可以看出，对于一些看来比较复杂的计算，要作认真的分析，排除各种干扰因素，设法简解、巧解这类问题。

【例3】铜与1mol/L的硝酸反应，如果NO3-浓度下降了

0.2mol/L，则溶液中

（）

A.0.2mol·L-1

B.0.4mol·L-1

C.0.6mol·L-1

D.0.8 mol·L-1

【分析】此题关键在于NO3-变为一氧化氮后，多余的氧要与氢离子结合为水，所以有关系：

NO3-～NO～2O～2H2O～4H+C（H+）同时下降14

0.2moln=0.8mol

［答案］D（

解析：

利用原子数目的守恒）

三、利用离子方程式计算：

硝酸与硫酸或者盐酸混合液时，不能用硝酸与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，H+的物质的量为硫酸或盐酸和硝酸中的H+物质的量之和。

【例4】在某100mL混合酸中，HNO3物质的量浓度为

0.4mol·L-1，HCl物质的量浓度0.2mol·L-1，向其中加入

1.92g铜粉、微热，待充分反应后，溶液中Cu2+物质的量浓度

()

A.0.15mol·L-1

B.0.3mol·L-1

C.0.225mol·L-1D .无法计算

【分析】从题目中看出铜粉只与硝酸反应，先判断出铜粉过量，然后用不足的硝酸的量来算就上当了，原因在于铜粉与硝酸反应之后生成硝酸铜，溶液中还有硝酸根，并且有HCl提供的H+，所以应用以下关系计算：

3Cu + 8H+ + 2NO3- = 3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O

约为3823

0.030.060.4n

从上面关系来看，H+的量不足，用H+的量来计算:

n=0.06×·L-1

［答案］C（

解析：

利用反应的离子方程式）

四、铁与稀硝酸的反应特殊

Fe与稀硝酸的反应的原理：

Fe（少）+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O

3Fe（足）+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O

特点：

不管生成的硝酸盐的成分如何，被还原的HNO3物质的量一定是参加反应的HNO3的物质的量的。

【例5】含有n gHNO3的稀硝酸跟mg铁粉充分反应，铁完全溶解，生成一氧化氮气体。已知反应中有n/4g HNO3被还原，则n∶m不可能是

A.3:1

B.3:2

C.4:1

D.9:2

【分析】法一：