新课标版2019_2020学年高中化学第四章非金属及其化合物第四节微型专题十一硝酸与金属反应的计算新人教版必修120190807178.docx

微型专题(十一)　硝酸与金属反应的计算例　(2018·江苏省南菁高中期末)为了测定某铜银合金的组成，将30.0g合金溶于80.0mL13.5mol·L－1的浓HNO3中待合金完全溶解后，收集到气体6.72L(标准状况下)并测得H＋浓度为1mol·L－1假设反应后溶液的体积为80.0mL，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________3)确定6.72L气体中各成分的物质的量________答案　(1)0.3mol　(2)36%　(3)n(NO)＝0.2mol；n(NO2)＝0.1mol解析　(1)根据氮原子守恒可知被还原的硝酸的物质的量即为生成气体的物质的量，所以被还原的硝酸的物质的量为＝0.3mol2)剩余硝酸是1mol·L－1×0.08L＝0.08mol，则参加反应的硝酸为13.5mol·L－1×0.08L－0.08mol＝1.0mol设合金中Cu和Ag的物质的量分别为xmol和ymol，则64.0x＋108y＝30.0，根据氮原子守恒可知2x＋y＝1.0－0.3＝0.7，解得：x＝0.3、y＝0.1，所以银的质量分数为×100%＝36%3)设混合气体中NO、NO2的物质的量分别是amol、bmol，则a＋b＝0.3，根据电子得失守恒可知3a＋b＝0.3×2＋0.1，解得a＝0.2、b＝0.1，即6.72L气体中NO为0.2mol，NO2为0.1mol。

考点】硝酸与金属反应的计算【题点】金属混合物与硝酸反应的计算金属与硝酸反应时，常用守恒法确定硝酸与金属量的关系：(1)原子守恒：n(参加反应的HNO3)＝n(硝酸盐中的NO)＋n(还原产物中的N原子)2)电子守恒：金属失去电子的物质的量＝HNO3中N转化为还原产物时得到电子的物质的量相关链接硝酸与金属反应的计算方法(1)思维导图(2)计算方法①原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NO的形式存在于溶液中，另一部分HNO3作为氧化剂转化为还原产物，这两部分HNO3中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量②得失电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量③电荷守恒法：HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH－)有c(NO)＝c(H＋)＋xc(Mx＋)(Mx＋代表金属离子)④离子方程式计算法：金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式来计算先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。

变式　(2019·长沙市雅礼中学期末)足量的铜与一定体积的浓硝酸充分反应后生成硝酸铜以及NO2和NO的混合气体，若将所得到的气体与3.36L标准状况下氧气混合后充入足量水中，气体恰好完全反应得到硝酸则向反应后的溶液中加入4mol·L－1的氢氧化钠溶液使其中的铜离子恰好完全沉淀，需要消耗氢氧化钠的溶液的体积是(　　)A．200mLB．180mLC．150mLD．100mL答案　C解析　3.36L氧气的物质的量为＝0.15mol；混合气体与氧气、水反应又得到硝酸，根据电子转移守恒，Cu原子失去的电子等于氧气获得的电子，所得硝酸铜溶液中加入NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀生成Cu(OH)2，由电荷守恒，OH－的物质的量等于氧气获得电子物质的量，故n(OH－)＝0.15mol×4＝0.6mol，则V(NaOH)＝＝0.15L＝150mL，故选C考点】硝酸与金属反应的计算【题点】电子守恒法1．足量的铜和含有2.4×10－3mol硝酸的某浓硝酸完全反应，共收集到标准状况下气体22.4mL参加反应的铜的质量是(　　)A．38.4×10－3g B．44.8×10－3gC．48.3×10－3g D．57.6×10－3g答案　B解析　铜与浓硝酸可能发生的化学方程式：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

被还原硝酸的物质的量＝＝1×10－3mol，生成硝酸铜的物质的量＝＝7×10－4mol，参加反应的铜的质量＝7×10－4mol×64g·mol－1＝44.8×10－3g考点】硝酸与金属反应的计算【题点】原子守恒法2．(2019·哈尔滨师大附中月考)铜与一定量浓硝酸恰好完全反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与0.84LO2(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，消耗NaOH溶液的体积是(　　)A．60mLB．45mLC．30mLD．15mL答案　C解析　NO2、N2O4、NO混合气体与0.84LO2(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，说明整个过程中被还原的HNO3反应前后没有变化，即Cu失去的电子都被O2得到了，根据得失电子守恒建立关系式：n(Cu)×2＝n(O2)×4，解得n(Cu)＝0.0375mol×2＝0.075mol，根据Cu原子个数守恒可知Cu(NO3)2为0.075mol；根据Cu2＋～2OH－得NaOH为0.075mol×2＝0.15mol，则NaOH溶液的体积V＝＝30mL，故选C。

考点】硝酸与金属反应的计算【题点】电子守恒法3．(2019·大同市一中期末)将Mg、Cu组成的mg混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0.896L(标准状况)，向反应后溶液中加入2mol·L－1NaOH溶液60mL时，金属离子恰好沉淀完全，则形成沉淀的质量为(　　)A．(m＋2.28) g B．(m＋2.04) gC．(m＋3.32) g D．(m＋4.34) g答案　B解析　当金属离子恰好沉淀时，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)，n(OH－)＝2 mol·L－1×60×10－3L＝0.12mol，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)＝mg＋0.12mol×17g·mol－1＝(m＋2.04) g，故B正确考点】硝酸与金属反应的计算【题点】金属混合物与硝酸反应的计算4．(2019·南菁高中期末)在某100mL混合酸中，HNO3物质的量浓度为0.4mol·L－1，H2SO4物质的量浓度为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＋物质的量浓度约为(　　)A．0.15mol·L－1 B．0.3mol·L－1C．0.225mol·L－1 D．无法计算答案　B解析　溶液中n(H＋)＝0.1 L×0.4 mol·L－1＋0.1 L×0.2 mol·L－1×2＝0.08 mol，n(NO)＝0.1L×0.4mol·L－1＝0.04mol，n(Cu)＝＝0.03mol，根据反应的离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知此时氢离子与Cu恰好完全反应，NO过量。

故充分反应后，溶液中c(Cu)约为＝0.3mol·L－1考点】硝酸与金属反应的计算【题点】金属与硝酸、硫酸混酸反应的计算5．(2018·吉林省实验中学期中)amolFeS与bmolFeO投入到VL、cmol·L－1的硝酸溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液成分可看作是Fe(NO3)3和H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为(　　)①(a＋b)×63g　②(a＋b)×189g　③(Vc－) mol　④(Vc－) molA．①④B．②③C．①③D．②④答案　D解析　由Fe守恒可知，n[Fe(NO3)3]＝(a＋b) mol，则反应未被还原的硝酸n(NO)＝3(a＋b)mol，其质量为(a＋b)×189g；由S守恒可知，n(H2SO4)＝amol，由电子转移守恒可知，被还原的硝酸的物质的量为mol＝mol，则反应中未被还原的硝酸为 (Vc－) mol考点】硝酸与金属反应的计算【题点】原子守恒和电子守恒法6．(2018·大连市普兰店区二中期末)向某HNO3和Fe(NO3)3的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生无色气体，该气体遇空气变红棕色，溶液中Fe2＋浓度和加入Fe粉的物质的量之间的关系如下图所示，则原稀溶液中HNO3和Fe(NO3)3的物质的量浓度之比为(　　)A．4∶1B．3∶1C．2∶1D．1∶1答案　A解析　混合溶液中加入铁粉发生的反应为：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O,2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2，由图像可知，加入2molFe粉时，铁离子完全反应生成Fe2＋的物质的量为3mol，设混合溶液中有xmolHNO3，ymolFe(NO3)3，则：＋＝2、＋＝3，解得x＝4、y＝1，故原稀溶液中HNO3和Fe(NO3)3的物质的量浓度之比4∶1。

考点】硝酸与金属反应的计算【题点】Fe与硝酸反应的图像7．(2018·哈尔滨三中月考)质量为16.6g的铜、银合金，加入50mL10mol·L－1的浓硝酸充分反应后，金属完全溶解，放出气体NO2(不考虑N2O4)和NO共4.48L(标准状况)，且这两种气体的物质的量之比为1∶1，合金中铜的质量为________答案　11.2g解析　在标准状况下NO2和NO的体积为4.48L，物质的量为＝0.2mol，这两种气体的物质的量之比为1∶1，则NO2和NO的物质的量均为0.1mol，设Cu、Ag的物质的量分别为xmol、ymol，根据合金的总质量有：64x＋108y＝16.6，根据得失电子守恒有：2x＋y＝0.1×1＋0.1×3，解得x＝0.175，y＝0.05，则合金中铜的质量为：0.175 mol×64 g·mol－1＝11.2g考点】硝酸与金属反应的计算【题点】金属混合物与硝酸反应的计算6。