2024届高三化学一轮复习 专题四4.3微专题2 硝酸与金属反应的计算 讲义

硝酸与金属反应的计算 【方法与规律】 一、思维模型 二、两类重要反应方程式 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，NOeq \o\al(－,3)又被还原为NO 2．稀硝酸与铁反应 (铁的常见价态：＋2、＋3) Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O ①n(HNO3)：n(Fe)≥4，产物为Fe(NO3)3 ②n(HNO3)：n(Fe)≤eq \f(8,3)，产物为Fe(NO3)2 ③eq \f(8,3)<n(HNO3)：n(Fe)<4，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2 三、常用的计算方法 1．原子守恒法：HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以NOeq \o\al(－,3)的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物，这两部分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。以Cu与硝酸反应为例，反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物(假设有NO2、NO)和Cu(NO3)2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n(N)＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]＋n(HNO3)剩(N原子守恒) 【精准训练1】 1．将19.5 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 NO、NO2混合气(标准状况下)，则所消耗硝酸的物质的量是(　　) A．1.2 mol B．1.1 mol C．0.9 mol D．0.8 mol 2．向25 mL 12.0 mol·L－1浓硝酸中加入足量的铜，充分反应后共收集到标准状况下2.24 L NO和NO2的混合气体(不考虑NO2与N2O4的相互转化)，则参加反应的铜的质量为(　　) A．3.2 g B．6.4 g C．12.8 g D．19.2 g 3．200 mL硝酸与一定量铝铁合金反应生成 3.36 L NO（标况），向反应后的溶液中加入150 mL 3 mol·L-1的NaOH溶液，使铝铁元素恰好全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度是(　　) A．3 mol·L－1 B．2.25 mol·L－1 C．1. 5 mol·L－1 D．无法计算 2．电子守恒法：HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。以Cu与硝酸反应为例，反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu－2e－===Cu2＋；得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO)，NOeq \o\al(－,3)＋e－===NO2、NOeq \o\al(－,3)＋3e－===NO。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) 【精准训练2】 1．铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO、N2O4、NO2的混合气体，这些气体与5.6L O2(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．则消耗铜的质量为(　　) A．16g B．32g C．64g D．无法计算 2．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与1.68 L O2(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5 mol·L－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(　　) A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL 3．FeS与一定浓度的HNO3反应，生成Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3、NO2、N2O4、NO和H2O，当NO2、N2O4、NO的物质的量之比为1∶1∶1时，实际参加反应的FeS与HNO3的物质的量之比为(　　) A．1∶6 B．1∶7 C．2∶11 D．16∶25 3．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NOeq \o\al(－,3)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