人教版高中化学必修第二册第五章化工生产中的重要非金属元素专题突破(二)硝酸与金属反应的相关计算课件+学案

1．硝酸与金属反应的计算方法 (1)“原子守恒法”在解题中的应用 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。n(HNO3)总＝x·n[M(NO3)x]＋n(NO2)＋n(NO)。 (2)“电子守恒法”在解题中的应用 HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得到的电子的物质的量等于金属失去的电子的物质的量，即金属失电子的物质的量＝n(NO2)＋3n(NO)。 (3)“电荷守恒法”在解题中的应用 HNO3过量时，反应后溶液中（不考虑OH－）有： c（NO）＝c(H＋)＋nc(Mn＋)（Mn＋代表金属离子）。 (4)“离子方程法”在解题中的应用 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，因此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。 2．思维建模 1．离子方程式法 典例1.在100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L-1和0.1 mol·L-1，向该混合液中加入1.92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是（忽略溶液体积的变化）(　　) A．0.15 mol·L-1 B．0.225 mol·L-1 C．0.35 mol·L-1 D．0.45 mol·L-1 答案：B 解析：解答本题要从离子反应的角度来考虑，HNO3电离出的H＋全部消耗完之后，H2SO4提供的H＋可以和NO构成强氧化性环境，继续氧化铜单质。HNO3、H2SO4混合液中H＋总的物质的量为0.06 mol，NO的物质的量为0.04 mol，Cu的物质的量为0.03 mol。 Cu与稀硝酸发生反应： 3Cu　　＋　8H＋　＋　 2NO===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O 3 8 2 0.03 mol 0.06 mol 0.04 mol H＋不足量，应根据H＋的物质的量来计算。 3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O 8 3 0.06 mol n(Cu2+) n(Cu2+)＝0.06 mol×＝0.022 5 mol， c(Cu2+)＝＝0.225 mol·L-1。 2．原子守恒法 典例2.足量的铜和含有2.4×10-3 mol硝酸的某浓硝酸完全反应，共收集到标准状况下气体22.4 mL。参加反应的铜的质量是(　　) A．3.84×10-2 g B．4.48×10-2 g C．4.83×10-2 g D．5.76×10-2 g 答案：B 解析：第一步：计算被还原硝酸的物质的量。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。无论参加反应比例多少，被还原的硝酸全部转化为NO或NO2，根据氮原子守恒，则被还原硝酸的物质的量＝收集到的气体的物质的量＝＝1×10-3 mol。 第二步：计算生成硝酸铜的物质的量。根据硝酸（或氮原子）守恒，参加反应的硝酸减去被还原的，就是转化为盐类的硝酸，因此生成硝酸铜的物质的量＝＝7×10-4 mol。 第三步：计算铜的质量。根据铜原子守恒，参加反应的铜的物质的量与生成硝酸铜的物质的量相等，则参加反应的铜的质量＝7×10-4 mol×64 g·mol-1＝4.48×10-2 g。 3．电荷守恒法 典例3.3.2 g Cu与过量硝酸(8 mol·L-1，30 mL)充分反应，硝酸的还原产物有NO2和NO，反应后溶液中所含H＋为a mol，则此时溶液所含NO为(　　) A．a mol B．(0.2＋a) mol C．(0.1＋a) mol D．(0.38＋a) mol 答案：C 解析：反应后溶液中的溶质为Cu(NO3)2和HNO3，由于溶液呈电中性，由电荷守恒：n（NO）＝n(H＋)＋2n(Cu2+)＝a mol＋2×＝(a＋0.1) mol。 4．电子守恒法 典例4.5.12 g Cu和一定质量的稀硝酸反应，当Cu反应完全时，共收集到标准状况下的气体3.36 L，若把装有这些气体的集气瓶倒立在盛水的水槽中，需通入多少升标准状况下的氧气才能使集气瓶充满溶液？ 答案：0.896 L 解析：铜失去电子的物质的量＝被还原的硝酸得到电子的物质的量＝NO转化为HNO3失去电 ... ...