硝酸与金属反应计算题.doc
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硝酸与金属反应计算题.doc
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硝酸与金属反应的计算
一、从反应的本质看:
金属与硝酸反应的实质是金属与H+和NO3-共同作用.
例如:
铜与稀硝酸反应的实质是:
3Cu+8H++2NO3- ===3Cu2++4H2O+2NO↑
Fe2+与稀硝酸反应的实质是:
3Fe2++4H++NO3- ===3Fe3++2H2O+NO↑
例1.铜粉放入稀硫酸溶液后,加热后无明显现象发生,当加入下列一种物质后,铜粉质量减少,溶液呈蓝色,同时有气体产生,该物质可能是( )。
A. Fe2(SO4)3 B. Na2CO3 C. KNO3 D.FeSO4
解析:
铜不能与稀硫酸反应,但稀硫酸提供H+,盐提供NO3-,构成强氧化条件,能溶解铜并产生气体。
答案选 C。
例2.铁铜混合物加入不足量的硝酸,反应后,剩余金属m1g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后,剩余金属m2g,则m1与m2的关系是( )。
A.m1一定大于m2 B.m1一定等于m2 C.m1可能等于m2 D. m1可能大于m2
解析:
铁铜混合物与不足量的硝酸反应后生成硝酸盐,即溶液中的盐含有NO3-,再加稀硫酸提供H+,发生氧化还原反应,会再溶解一部分金属。
答案选A。
例3.已知Fe2+可以水解:
Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,现向Fe(NO3)2溶液中加入足量的稀硫酸,则溶液的颜色( )。
A.浅绿色加深 B.颜色变浅 C.溶液变黄 D.无法判断
解析:
原Fe(NO3)2溶液中含有NO3-,再加入稀硫酸提供H+,发生氧化还原反应,3Fe2++4H++NO3- ===3Fe3++2H2O+NO↑ 溶液变黄,答案选 C
例4.在100mL混合溶液中,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Cu2+的物质的量浓度是( )。
A.0.15 B. 0.225 C. 0.35 D. 0.45
解析:
题中告诉了HNO3和H2SO4的物质的量浓度,可以求出H+和NO3-的物质的量分别是0.06mol, 0.04mol,0.03molCu,显然要判断过量,NO3-和Cu过量.按照H+的量代入离子方程式计算.答案选B。
二、从硝酸在反应中的作用:
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NO2),根据氮元素守恒解题。
例5.将25.6mgCu与1.4×10-3mol的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 ml。
(假设反应中只产生NO或NO2)
解析:
因为1molCu参加反应生成Cu(NO3)2对应2molHNO3显酸性,所以25.6mgCu完全反应,必然有0.8×10-3mol的硝酸显酸性,其余的硝酸中的氮全转移到NO或NO2中,即有1molHNO3作氧化剂就有1mol氮的氧化物(NO或NO2)。
答案13.44mL.。
例6.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NO2)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0.03molCu参加反应生成Cu(NO3)2对应0.06molHNO3显酸性,0.05mol氮的氧化物(NO或NO2)对应0.05molHNO3作氧化剂,所以共消耗硝酸0.11mol。
答案选B。
例7.为测定某铜银合金的成分,将30g合金完全溶解于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)的气体(假设反应中只产生NO或NO2),并测得溶液的pH=0 ,假设反应后溶液的体积仍80mL。
(1)被还原的硝酸的物质的量.
(2)合金中各金属成分.
解析:
(1)被还原的硝酸就是作氧化剂的硝酸,即生成的1mol氮的氧化物就对应1mol被还原的硝酸:
所以:
n=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
因为PH=0则反应后溶液的氢离子浓度为1
64x+108y=30① 2x+y+6.72/22.4=0.08×13.5–0.08×1②(氮元素守恒)
解得x=0.3 y=0.1
例8.将6.4gCu与80mol/L60mL的硝酸充分反应,铜完全溶解,反应后溶液中的H+的物质的量为amol.(假设反应中只产生NO或NO2),此时溶液中所含NO3-的物质的量为 mol。
A. 0.28 B. 0.31 C. a+0.2 D. a+0.4
解析:
6.4gCu反应后生成0.1molCu(NO3)2,再加上HNO3中的NO3-。
即得答案C。
三、从得失电子守恒的角度.
一般情况下:
金属失去的电子被+5价的氮得到,转化为NO或NO2,根据得失电子解题。
例9.在Cu与稀硝酸反应中,如果有1mol硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为 mol。
A .3/8 B. 8/3 C .3/2 D. 2/3
解析:
设被氧化的铜的物质的量为xmol.则根据得失电子守恒有:
1×(5-2)=2x, 答案选C
例10.题见例7(3)求生成的气体的成分。
解析:
(2)已解出铜银的物质的量分别为0.3、0.1,则NO和NO2的物质的量的关系式为:
0.3×2+0.1×1=3n(NO)+n(NO2)①(得失电子守恒) n(NO)+n(NO2)=6.72/22.4②
解得n(NO)=0.2 n(NO2)=0.1
四、从反应始态和最终状态看。
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11.铜镁合金4.6g完全溶于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原,只产生4480mLNO2气体和336mLN2O4气体(标准状况下).反应后的溶液中加足量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=4480mL/22400mL·mol-1+(336mL/22400mL·mol-)×2=0.23mol。
所以沉淀的质量为:
4.6+0.23×17=8.51g
例12.1.92gCu投入到一定量的浓硝酸中,铜完全溶解,生成的气体的颜色越来越浅,共收集到672mL的气体(标准状况下).将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的氧气,恰好使气体完全溶于水,则通入的氧气的体积为 mL。
A . 168 B.224 C .336 D.504
解析:
从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,氧气在反应中得电子,设通入的氧气的体积为xmL,则:
(1.92/64)×2=(x/22400)×4 解得:
x=336, 答案选C。
例13.将32.64g铜粉与140mL一定量浓硝酸恰好完全反应,铜完全溶解,反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 mL;NO2的体积为 mL。
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入vmLamol/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 amol/L
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在溶液中完全转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水 g。
解析:
(1)设反应中产生NO和NO2的体积分别为x、y(据得失电子守恒有)
x+y=11.2① (x/22.4)×3+(y/22.4)×1=(32.64/64)×2
解得x=5.824L y=5.376L
(2)根据反应后的溶液中只有一种溶质NaNO3,设原硝酸的物质的量浓度为C
(由氮元素守恒)则0.14×C=10-3×v×a+11.2/22.4, 得原硝酸的浓度为:
C=(10-3va+0.5)/0.14
(3)从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,双氧水在反应中得到电子,需要30%的双氧水的质量为m则(据得失电子守恒有):
(32.64/64)×2=〔(30%×m)/34〕×2解得:
m=57.8g
五、从极限的角度.
硝酸与铁反应,随用量的不同,产物可能是Fe(NO3)2或Fe(NO3)3这时可用极限法解。
如果产生的气体产物不单一,可能也要用极限法解。
例14.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铁如完全转化为Fe(NO3)3转移1.2mol电子;如完全转化为Fe(NO3)2转移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这,分别设Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量分别x、y,
则(据得失电子守恒有):
x+y=0.4① 2×x+3×y=0.9②
解之:
x=0.3 y=0.1, 答案选D。
例 15.0.03mol的铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO、NO2 、N2O4, 混合气体共0.05mol,该混合气体的平均相对分子量可能是( )。
A .30 B .46 C. 50 D. 66
解析:
假设0.05mol气体全是NO则转移0.15mol电子;假设0.05mol气体全是NO2则转0.05mol电子;假设0.05mol气体全是N2O4则转移0.1mol电子,而实际0.03mol的铜在反应中转移0.06mol的电子,因为0.06介于0.05和0.15之间;0.05和0.1之间;所以用极限法判断组成
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- 硝酸 金属 反应 算题