“铜与硝酸”类型试题解法.pdf

“铜与硝酸”类型试题的解法“铜与硝酸”类型试题的解法铜与硝酸反应的计算题中，硝酸的浓度、用量的多少，对反应的还原产物、反应程度、反应类型有很大的影响，在一定程度上增加了解题的难度。然而，只要认真分析，挖掘其中隐含的条件，找准方法，就能灵活、快速地解决问题，达到事半功倍的良好效果。一、电子守恒法一、电子守恒法铜与硝酸的反应，由于硝酸浓度的变化，使还原产物不好判断，电子守恒法的应用可避开对产物的讨论，简单而快捷地解决问题。案例 1：将1.92g 铜投入到一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，收集到672mL 气体（标准状况下）。将收集的气体倒扣在水槽中，充入一定量的氧气使气体完全溶解于水中。试计算，需要标准状况下氧气的体积？解析：铜与硝酸反应的还原产物有多种可能，可能是 NO2，可能是 NO2与 NO 的混合气体，还可能更复杂，从这方面入手难度较大。从试题的整体来看，原硝酸经过一系列的反应，最终又变为硝酸，其中 N 元素的化合价并没有发生改变，改变的是金属铜和参加反应的氧气，整个过程相当于铜将电子转移给了氧气。则设通入的氧气为 xL，根据电子守恒可得：1.92x2 4，解得 x=0.336L。6422.4二、元素守恒法二、元素守恒法铜与硝酸的反应，产物复杂，利用方程式进行解决，繁琐不易理解。元素守恒法可简化中间过程，直接解决问题。案例 2：38.4mg 的铜与硝酸反应，铜全部溶解且收集到 22.4mL 气体（标准状况下）。试计算，铜与硝酸反应中消耗硝酸的物质的量？解析：此题并没有明确对硝酸进行描述，收集到的气体可能是NO2，可能是 NO 气体，也可能是 NO2 与 NO 的混合气体。如果对之讨论，势必非常繁琐。然而，无论产物是什么都可将之看为 NOx，铜与硝酸反应生成 Cu（NO3）2、NOx和 H2O，根据 N 元素守恒可得：参加反应的硝酸 n（HNO3）=nCu（NO3）22+n（NOx），即参加消耗得到硝酸：n（HNO3）=0.03840.02242 2.2103mol。6422.4三、关系式法三、关系式法关系式法是指结合方程式、电子守恒和元素守恒，将已知量和未知量之间的关系进行简化，从而顺利解决问题。案例 3：将4.6g 的镁、铜合金全部溶解于浓硝酸中，反应生成标准状况下4.48L 的 NO2气体和 0.336L 的 N2O4气体，向反应后的溶液中滴入足量的NaOH 溶液。试计算，最终生成沉淀的质量？解析：写出相关的方程式：Mg+4HNO3=Mg（NO3）2+2NO2+2H2O，Cu+4HNO3=Cu（NO3）Mg（NO3）（OH）Cu（NO3）2+2NO2+2H2O，2+2NaOH=Mg2+NaNO3，2+2NaOH=Cu（OH）2+NaNO3。可以得到如下关系：2 OHMg Mg2 MgOH22 e2 OHCu Cu2 CuOH22 e由此得出：镁、铜在化合物中的化合价均为+2 价，故可以设合金的物质的量为xmol，根据关系式可得：2x=4.480.3362=0.23，根据质量守恒，m（沉淀）=m（合金）+m22.422.4（OH-）=4.6+0.2317=8.51g。四、离子方程式法四、离子方程式法铜与混酸的反应中，铜虽然与稀硫酸不反应，但是稀硫酸却为铜与硝酸的反应提供了H+，故反应可利用离子方程式法进行解决。案例 4：在 100mL 稀硝酸与稀硫酸的混合酸中，稀硝酸的物质的量浓度为 0.4mol/L，稀硫酸的物质的量浓度为0.1mol/L，向该混合液中加入1.92g 的金属铜。试计算，充分反应后溶液中 Cu2+的物质的量浓度为多少？解析：如果利用方程式，稀硫酸与铜不反应，只能写出铜与稀硝酸的反应方程式，显然忽略了稀硫酸提供的氢离子，即 NO3-在酸性条件下仍然具有硝酸的性质，与金属铜继续发生反应，直至 Cu、H+和 NO3-三者中有一个消耗完为止，故要利用离子方程式法，根据：3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O3820.03mol0.06mol0.04mol经判断，反应中 H+少量，应该按 H+的量进行计算，则有：n（Cu2+）=30.0225mol0.06=0.0225mol，c（Cu2+）=0.225mol/L。80.1L五、极限讨论法五、极限讨论法有些关于铜与硝酸的反应中，给出的数据较少，无法从相关方程式中计算出未知量。极限讨论法是指找到反应中的临界状态，对临界状态的讨论中，得出一个关于未知量的取值范围，在此范围内找到正确答案。案例 5：将 1.92g 的铜全部溶解于硝酸中，反应生成 NO、NO2和 N2O4的混合气体 1.12mL（标准状况下）。则该混合气体得到平均相对分子质量可能为（）A.66B.50C.46D.30解析：反应有两个临界状态，一个为M最大值，一个为M最小值，根据极限情况讨论分析：（1）当混合气体为NO 和 NO2时，有x（NO）+y（NO2）=0.05，此时M最小，根据电子守恒可得：3x（NO）+y（NO2）=0.032，解得：x=0.005mol，y=0.045mol，故M=0.005300.04546 44.4g/mol；0.05（2）当混合气体为NO2和 N2O4时，有 x（NO2）+y（N2O4）=0.05，此时M最大，根据电子守恒可得：n（NO2）+2y（N2O4）=0.032，解得：x=0.04mol，y=0.01mol，故M=0.04460.0192 55.2g/mol。0.05由此可得：混合气体的平均分子质量应该在44.4 与 55.2 之间，正确答案为BC。总之，“铜与硝酸”类型的试题比较灵活，需要学生在解答中，能够对其过程进行深入探究，注意电子守恒、元素守恒等方法的利用，找准方法，快速解题。