硝酸的各种计算类型

硝酸的相关计算

可能用到的原子量：Cu-64 Ag-108 Fe-56 O-16 Mg-24

一、从反应的本质看:

在浓硝酸中放入铜片：

1、开始反应的化学方程式为

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

Cu +4H++2NO3－=Cu2+ +2NO2↑+2H2O

2、若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式为

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

3Cu +8H+ +2NO3－=3Cu2+ +2NO↑+4H2O

3、反应停止后，再加入少量的25％的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是(用离子方程式表示)3Cu+8H++2NO3－=3Cu2++2NO↑+4H2O

二、计算的技巧：

1、利用N守恒计算：

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 2)，根据氮元素守恒解题。

浓HNO3+足量Cu(金属)型:M+HNO3=M(NO3)X+氮的氧化物+H2O

根据氮元素守恒，分析硝酸的去向：

n(起氧化性作用硝酸)=n(NO)+n(NO2)

n(起酸性作用硝酸)=n(金属)×金属化合价

n(参加反应的总硝酸)=n(起氧化性作用硝酸)+n(起酸性作用硝酸)

=n(NO)+n(NO2)+n(金属)×金属化合价

例1．将1.92g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1120mL。(假设反应中只产生NO或NO 2)则消耗硝酸的物质的量为 mol。

A．0.12 B．0.11 C．0.09 D．0.08

解析：因为0.03mol Cu 参加反应生成Cu(NO3)2 对应0.06mol HNO3 显酸性，0.05mol氮的氧化物(NO或NO2)对应0.05molHNO3起氧化性作用，所以共消耗硝酸0.11mol。答案选B 【巩固练习】若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生5.6L气体(标准状况)。则所消耗的硝酸的物质的量为 mol。

解析：

【巩固练习】38.4gCu跟适量的浓HNO3反应，Cu全部反应后共收集到气体22.4L(标准状况)，反应中作氧化剂的硝酸与总消耗的HNO3的物质的量比( )

A．5∶11 B．6∶11 C．5∶6 D．6∶5

解析：

【变式训练】将25.6gCu与1.4mol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( )L。(假设反应中只产生NO或NO2)

解析：

2、利用得失电子守恒计算：

计算原理: 金属转移的电子＝氮元素转移的电子

只生成NO: n(金属)×金属化合价＝n(NO)×3

只生成NO2: n(金属)×金属化合价＝n(NO2)×1

NO和NO2都生成: n(金属)×金属化合价＝n(NO)×3+n(NO2)×1

例2．某金属单质和浓硝酸反应时，每有0.25mol单质反应就消耗1mol浓硝酸，反应中浓HNO3还原为NO2，则金属氧化后的化合价是( )

A．+1 B．+2 C．+3 D．+4

解析：

【变式训练】某金属与浓硝酸恰好完全反应生成NO2(可加热)，消耗金属和硝酸的物质的量之比为1∶4，则该金属可能是( )

A．Cu B．Ag C．Al D．Zn

解析：

【知识拓展】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．NO2B．NO C．N2O D．N2

解析：

3、利用电荷守恒计算:

一般应用于硝酸有剩余的反应，反应后存在:n(NO3－)＝n(H+)+2n(Cu2+)

例3．6.4g铜与过量的硝酸(8mol/L、60mL)充分反应后，硝酸的还原产物有NO、NO2，反应后溶液中所含H+离子为nmol，此时溶液中所含NO3－的物质的量为( ) A．0.28mol B．0.31mol C．(n+0.2)mol D．(n+0.4)mol

解析：

【变式训练】6.4g铜与60mL8mol/L硝酸反应，硝酸的还原产物有NO、NO2。铜完全溶解后，测得溶液中NO3－的物质的量浓度为0.32mol/L，此时溶液中所含的H+物质的量浓度为( )

A．0.12mol B．0.22mol C．0.32mol D．0.38mol

解析：

4、HNO3+H2SO4+Cu或硝酸盐+H2SO4+Cu用离子方程式解题:

计算原理:3Cu+8H++2NO3－=3Cu2++2NO↑ +4H2O

Cu +4H++2NO3－=Cu2+ +2NO2↑+2H2O

例4．在1molKNO3和4molH2SO4的混合稀溶液中，加入1.5molCu粉，充分反应后，生成的气体在标况下的体积约为_______L。

A．5.6L B．11.2L C．22.4L D．33.6L

解析：

【巩固练习】在某100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是：0.4mol/L、0.1mol/L。向该混合液中加入1.92g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中的Cu2+的物质的量浓度(mol/L)是( )

A．0.15 B．0.225 C．0.35 D．0.45

解析：

5、从反应物的始态和终态看：

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5．铜镁合金4.6g完全溶于浓硝酸中，反应中硝酸被还原，只产生4480mLNO2 气体和336mLN2O4气体(标准状况下)，反应后溶液中加足量NaOH溶液，生成沉淀的质量为g。解析：反应中铜镁合金失去电子，最终转化为Cu(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：

n(e－)=4480mL /22400mL·mol-1+(336mL/22400mL·mol-1)×2=0.23mol

所以沉淀的质量为：4.6+0.23×17=8.51g

计算沉淀质量：n(金属所失的电子)=n(金属离子结合的OH－)

【巩固练习】5.1g镁铝合金完全溶于过量浓硝酸中，反应中共产生11.2 NO2(标准状况下)，若在反应后溶液中加入适量的氢氧化钠溶液，则生成沉淀质量最多为( ) A．13.6g B．7.8g C．5.8g D．4g

解析：

【变式训练】5.1g镁铝合金完全溶于过量浓硝酸中，反应中共产生11.2 NO2(标准状况下)，若在反应后溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，则生成沉淀质量为( )

A．13.6g B．7.8g C．5.8g D．4g

解析：

【变式训练】一定量的铝铁合金与300mL2mol/L的稀硝酸反应生成标准状况下3.36LNO 和三价铁盐、铝盐，再向反应后的溶液中加入3mol/LNaOH溶液，使铝铁元素全部转化为沉淀，则所加NaOH溶液体积为mL。

解析：

【知识拓展】将32g铜粉与140mL一定量浓硝酸恰好完全反应，铜完全溶解应后收集到的气体在标准状况下的体积为11.2L。(假设反应中只产生NO 或NO2 )请回答：

(1)NO的体积为L，NO2的体积为L。

解析：

(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入180mL5mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+ 全部沉淀，则原硝酸的浓度为mol/L。

解析：