人教版 (2019)必修 第二册化工生产中的重要非金属元素单元综合与测试精品学案

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eq \(\s\up17(知识网络建构),\s\d15(ZHISHIWANGLUOJIANGOU))





eq \(\s\up17(热点专题突破),\s\d15(REDIANZHUANTITUPO))


专题 关于硝酸与金属反应的计算方法


1.得失电子守恒法


硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子总数等于金属原子失去的电子总数。


如果金属被HNO3溶解后，产生的NOx气体(NO2、NO)与O2充分混合后又用H2O恰好完全吸收，则金属失去的电子数等于消耗的O2得到的电子数。


2.原子守恒法


硝酸与金属反应时，HNO3中的NOeq \\al(－,3)一部分仍以NOeq \\al(－,3)的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量之和与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。


3.利用离子方程式计算


硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用HNO3与金属反应的化学方程式计算，应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NOeq \\al(－,3)与硫酸电离出的H＋仍能继续与金属反应，如3Cu＋8H＋＋2NOeq \\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。


4.如果金属被HNO3溶解后，再向溶液中滴加NaOH溶液使金属阳离子恰好完全沉淀，则金属失去电子的物质的量等于HNO3得到电子的物质的量，也等于生成氢氧化物时消耗的OH－的物质的量，因此，m(沉淀)＝m(金属)＋m(OH－)＝m(金属)＋n(e－)×17 g·ml－1[因为Meq \(――→,\s\up17(－ne－))Mn＋，Mn＋eq \(――→,\s\up17(＋nOH－))M(OH)n]。


38.4 g Cu与适量的浓硝酸反应，Cu全部反应后，共收集到1 ml气体。反应消耗的HNO3的物质的量是( )


A.1.0 ml B．1.6 ml C．2.2 ml D．2.4 ml


[批注点拨]





[解析] Cu跟浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋


4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。随着反应的进行，浓硝酸会逐渐变成稀硝酸，反应则变为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。


方法一：极端假设法


n(Cu)＝eq \f(38.4 g,64 g·ml－1)＝0.6 ml


若38.4 g Cu全部与浓硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸的物质的量为0.6 ml×4 ＝2.4 ml，产生的NO2的物质的量为0.6 ml×2＝1.2 ml；若38.4 g Cu全部与稀硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸的物质的量为0.6 ml×eq \f(8,3)＝1.6 ml，产生的NO的物质的量为0.6 ml×eq \f(2,3)＝0.4 ml。事实上Cu应先与浓硝酸反应，浓硝酸变稀后，又与稀硝酸反应，所以消耗的硝酸的物质的量应在1.6 ml和2.4 ml之间。观察选项可知应选C。


方法二：物料守恒法


参加反应的硝酸一部分作酸，一部分作氧化剂被还原(其中一部分被还原为NO2，另一部分被还原为NO)，故n(HNO3)＝n[HNO3(作酸)]＋n[HNO3(作氧化剂)]＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)＋n(NO)＝2×eq \f(38.4 g,64 g·ml－1)＋1 ml＝2.2 ml。


[答案] C