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硝酸的各种计算类型.doc

1、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

2、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)+

3、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1

4、2.8g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

5、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.

6、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.NO2 B.NO C.N2O

7、 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

8、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_____

9、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

10、 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:  

11、  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.

12、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

13、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: 6、极限法计算HNO3与Fe反应: 计算原理:Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO ↑ +2H2O 3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑ +4H2O 所

14、得溶质为硝酸铁或硝酸亚铁或混合物 例6.把22.4g铁完全溶解于某浓度的硝酸中,反应只收集到0.3molNO2 和0.2molNO。下列说法正确的是( )   A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3                                B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2   C.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为1∶3    D.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为3∶1 解析:用极限法判断:22.4g(0.4mol)铁如完全转化为Fe(NO3)3转移0.4×3=1.2mol电子,如完全转化为Fe

15、NO3)2转移0.4×2=0.8mol电子,反应中实际转移0.3×1+0.2×3=0.9mol电子,所以产物中既有Fe(NO3)2又有Fe(NO3)3,分别设Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量分别x、y:  据铁元素守恒有: x+y=0.4,据得失电子守恒有:2×x+3×y=0.9  解之:x=0.3  y=0.1,  答案选D 【知识拓展】在500mL、2mol/L的稀硝酸中加入16.8g铁,充分反应后生成还原产物NO mol(假设反应中还原产物只有NO)。 解析: 7、混合金属与HNO3反应的计算: 例7.测定某铜银合金的成分,将30g合金完

16、全溶解于80mol、浓度为 13.5mol/L的浓硝酸中,合金完全溶解后,收集到6.72L(标准状况下)的混合气体,并测得溶液的氢离子浓度为1mol/L,设反应后溶液的体积仍为80mL。 (1)被还原的硝酸的物质的量。 (2)合金中各金属成分。 (3)收集到的混合气体中NO2的体积(标准状况下)。 解析:(1)被还原的硝酸就是作氧化剂的硝酸,即生成的气体就对应被还原的硝酸,所以: n(被还原的硝酸)=6.72/22.4=0.3mol (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 因反应后溶液的氢离子浓度为1mol/L,则未参加反应的硝酸的物

17、质的量为0.08×1 据质量守恒有:64x+108y=30,据氮元素守恒有:2x+y+6.72/22.4=0.08×13.5–0.08×1 解得x=0.3  y=0.1 (3)设混合体积中NO和NO2的物质的量分别为amol、bmol,根据二者体积及电子转移守恒,则:a+b=6.72/22.4=0.3,3a+b=0.3×2+0.1×1解得a=0.1  b=0.1 故混合气体中NO2的体积=0.1mol×22.4L/mol=2.24L 【巩固练习】为了测定某铜银合金的组成,将17.2g合金溶于50mL 11.0mol/L的浓硝酸中,待合金完全溶解后,只生成NO2和NO气体,共4.48L

18、标准状况下),并测得此时溶液中硝酸的物质的量浓度为1.0mol/L.假设反应后溶液的体积仍为50mL。试计算: (1)被还原的硝酸的物质的量。 (2)合金中银的质量分数。 【知识拓展】为测定某铜银合金的成分,将6.2g合金溶于40mL3.5mol/L的稀硝酸中,待合金完全溶解后,并测得溶液中H+浓度为1mol/L。假设反应所得气体是NO2、NO的混合物,反应后溶液的体积仍为40mL,试计算: (1)合金中铜的物质的量。 (2)所得气体的组成。 解析: 【变式训练】14g铜、银合金与足量的某浓度的硝酸反应,将放出的气体与1.12L氧气(标准状况下)混合,通入水中恰好全部被吸收生成硝酸,则合金中铜的质量为( ) A.3.2g B.6.4g C.5.8g D.12.8g 解析:

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