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    高中化学苏教版(2019)必修二 专题7 氮与社会可持续发展 微专题(二) 守恒法突破硝酸与金属反应的相关计算 学案

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    高中化学苏教版(2019)必修二 专题7 氮与社会可持续发展 微专题(二) 守恒法突破硝酸与金属反应的相关计算 学案

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    微专题() 守恒法突破硝酸与金属反应的相关计算一、思维模型二、常用的计算方法(Cu与硝酸反应为例)1原子守恒法反应前所有的N只存在于HNO3反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2NO)Cu(NO3)2HNO3过量则过量HNO3中也含N则有n(N)n(NO2)n(NO)2n[Cu(NO3)2]n(HNO3)(N原子守恒)2得失电子守恒法反应中失去电子的是参加反应的CuCuCu2得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2NO)NONO2NONO根据得失电子守恒则有2n(Cu)n(NO2)3n(NO)若将生成的氮的氧化物气体与一定量的氧气共同通入水中氮的氧化物完全生成硝酸由于开始反应物为硝酸中间生成了氮的氧化物但最终又变回了硝酸所以相当于铜失去的电子最终由氧气得到则有2n(Cu)n(O2)3电荷守恒法CuHNO3反应后的溶液中HNO3不过量阳离子只有Cu2阴离子只有NO(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的HOH);若HNO3过量,溶液中的阳离子有Cu2H阴离子只有NO则有(1)HNO3不过量n(NO)2n(Cu2)(2)HNO3过量n(NO)2n(Cu2)n(H)4离子方程式计算法金属与硫酸硝酸的混合酸反应时由于硝酸盐中NO在硫酸提供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3Cu8H2NO===3Cu22NO4H2O先作过量判断然后根据完全反应的金属或HNO进行相关计算且要符合电荷守恒三、常见两种计算1硝酸与铜反应浓硝酸与足量的铜反应开始浓硝酸被还原为NO2随着反应的进行浓硝酸变稀稀硝酸被还原为NO向反应后的溶液中加稀硫酸NO又被还原为NO2稀硝酸与铁反应(铁的常见价态:+2、+3)Fe(少量)4HNO3()===Fe(NO3)3NO2H2O3Fe(过量)8HNO3()===3Fe(NO3)22NO4H2O4产物为Fe(NO3)3产物为Fe(NO3)2<<4产物为Fe(NO3)3Fe(NO3)21.足量的铜和含有2.4×103 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(  )A38.4×103 g   B44.8×103 gC48.3×103 g   D57.6×103 g答案 B解析 铜与浓硝酸可能发生反应的化学方程式:Cu4HNO3()===Cu(NO3)22NO22H2O,3Cu8HNO3()===3Cu(NO3)22NO4H2O。被还原硝酸的物质的量为1×103 mol,生成硝酸铜的物质的量为7×104 mol,参加反应的铜的质量=7×104 mol×64 g·mol144.8×103 g23.84 g铜和一定量的浓硝酸反应随着铜的不断减少反应生成的气体颜色也逐渐变浅当铜反应完毕时共收集到气体的体积为2.24 L(标准状况)反应中消耗HNO3的物质的量为(  )A0.11 mol   B0.22 molC0.56 mol   D0.18 mol答案 B解析 根据随着铜的不断减少,反应生成的气体颜色也逐渐变浅判断收集到的2.24 L气体为NO2NO的混合气体。方法一(常规方法):设铜与硝酸反应生成NO2时消耗HNO3的物质的量为x,生成NO时消耗HNO3的物质的量为yCu4HNO3()===Cu(NO3)22NO22H2O  x           3Cu8HNO3()===3Cu(NO3)22NO4H2Oy   y           解得则共消耗HNO3的物质的量为0.18 mol0.04 mol0.22 mol方法二(原子守恒法):根据化学方程式可知消耗的HNO3与产物有如下关系式:2HNO3Cu(NO3)2HNO3NOHNO3NO2n[Cu(NO3)2]0.06 moln(NO)n(NO2)0.1 mol所以消耗的硝酸的物质的量为0.06 mol×20.1 mol0.22 mol33.2 g Cu30.0 mL 10.0 mol·L1HNO3充分反应还原产物有NONO2若反应后溶液中有a mol H则此时溶液中含NO的物质的量为(  )A0.5a mol   B(0.1a) molC0.1a mol   D2a mol答案 B解析 根据溶液中的电荷守恒,n(NO)n(H)2n(Cu2)n(Cu2)0.05 mol,所以n(NO)a mol0.05 mol×2(a0.1) mol414 g铜银合金与足量的硝酸反应放出的气体与标准状况下体积为1.12 LO2混合后再通入水中恰好全部吸收则合金中铜的质量为(  )A4.8 g  B3.2 g  C6.4 g  D10.8 g答案 B解析 分析整个过程,金属提供的电子等于氧气获得的电子,标准状况下,n(O2)0.05 mol,设CuAg的物质的量分别为xy,则根据质量列方程:x×64 mol1y×108 g·mol114 g,根据得失电子守恒列方程:2xy0.05 mol×40.2 mol,解得x0.05 moly0.1 molm(Cu)0.05 mol×64 g·mol13.2 g519.5 g锌粉与一定量的浓硝酸反应生成硝酸盐水及气体当锌粉完全反应时收集到11.2 L NONO2混合气(标准状况下)则所消耗硝酸的物质的量是(  )A1.2 mol  B1.1 mol  C0.9 mol  D0.8 mol答案 B解析 锌和浓硝酸反应生成NO2,而与稀硝酸反应时则生成NO,标准状况下,n(NO2)n(NO)0.5 mol,即被还原的硝酸的物质的量为0.5 moln(Zn)0.3 mol,则生成的n[Zn(NO3)2]0.3 mol,可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.3 mol×20.6 mol,则参加反应的硝酸的物质的量为0.5 mol0.6 mol1.1 mol6铜和镁的合金4.6 g完全溶于足量的硝酸后再加入过量的NaOH溶液生成9.7 g沉淀则合金与硝酸反应时放出的气体可能是(  )A0.2 mol NOB0.2 mol NO20.05 mol N2O4C0.1 mol N2OD0.1 mol NO0.1 mol NO20.1 mol N2O4答案 B解析 分析题意可知:MMnM(OH)n,即金属失去电子的物质的量=OH的物质的量=HNO3得到电子的物质的量。OH的物质的量为0.3 mol,即可直接找出得到电子的物质的量为0.3 mol的选项,应选B7HNO3的还原产物可以是NON2ON2NH4NO3在稀HNO3Zn的反应中若有1 mol HNO3参加反应则有0.8 mol电子转移由此推断稀HNO3的还原产物可能为(  )A  B  C  D答案 B解析 1 mol硝酸参加反应,反应中硝酸表现为酸性和氧化性,转移电子0.8 mol,则应生成0.4 mol Zn(NO3)2,设稀HNO3的还原产物中氮元素的化合价为x,若有0.2 mol硝酸被还原,则有0.2 mol×(5x)0.8 mol,解得x=+1,应生成N2O;若有0.1 mol硝酸被还原,则有0.1 mol×(5x)0.8 mol,解得x=-3,应生成NH4NO3,故稀HNO3的还原产物为N2ONH4NO38100 mL混合液中HNO3H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L10.1 mol·L1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(忽略体积变化)(  )A0.15 mol·L1   B0.225 mol·L1C0.35 mol·L1   D0.45 mol·L1答案 B解析 解答本题要从离子反应的角度来考虑,H2SO4提供的H可以和NO构成强氧化性环境,继续氧化铜单质。HNO3H2SO4混合液中H总的物质的量为0.06 molNO的物质的量为0.04 molCu的物质的量为0.03 molCu与稀硝酸发生反应:3Cu   8H 2NO===3Cu22NO4H2O3      8   2003 mol 0.06 mol 0.04 molH量不足,应根据H的物质的量来计算。3Cu8H2NO===3Cu22NO4H2O   8       3  0.06 mol    n(Cu2)n(Cu2)0.06 mol×0.022 5 molc(Cu2)0.225 mol·L1

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