第3章 物质的性质与转化 本章总结-【金版教程】2025-2026学年新教材高中化学必修第一册创新导学案word（鲁科版2019）

化学 必修 第一册（鲁科） 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NO一部分转化为还原产物，另一部分仍以NO的形式存在，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NO与硫酸电离出的H＋仍能继续与金属反应，如3Cu＋8H＋＋2NO===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·mol－1[因为MMn＋，Mn＋M(OH)n]。 　将某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL平均分成两份，向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g(已知硝酸完全被还原为NO气体)。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的增加变化如图所示。下列分析或结果不正确的是(　　) A．混合酸中HNO3的物质的量浓度为2 mol·L－1 B．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生氢气 C．原混合酸中H2SO4的物质的量为0.4 mol D．第二份溶液中最终溶质为FeSO4 [解析]　19.2 g铜粉的物质的量为0.3 mol，根据铜与稀硝酸反应的离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，HNO3的物质的量为0.2 mol，物质的量浓度为＝2 mol·L－1，A正确；由题图可知，由于铁过量，OA段发生的反应为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB段发生的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段发生的反应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，B正确；消耗22.4 g Fe时，溶液中溶质为FeSO4，根据原子守恒可知n(H2SO4)＝n(FeSO4)＝n(Fe)＝0.4 mol，所以原混合酸中H2SO4的物质的量为0.8 mol，C不正确；根据题意可知第二份溶液中硝酸全部被还原，溶液中最终溶质为FeSO4，D正确。 [答案]　C 　将一定质量由Cu和CuO组成的固体粉末加到100 mL 11 mol·L－1的浓硝酸中，充分反应后，固体溶解完全，收集到NO、NO2的混合气体6.72 L(体积已换算成标准状况)。若将该混合气体与2.24 L O2(标准状况)混合并通入到足量水中，恰好完全反应生成HNO3。 (1)NO的体积是________L，NO2的体积是________L(换算成标准状况)。 (2)固体粉末中Cu单质的质量是________g。 (3)向浓硝酸反应后的溶液中加入4 mol·L－1的NaOH溶液，当Cu2＋恰好沉淀完时，需要NaOH溶液的体积是________L。 [解析]　铜与浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，设生成的NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y，反应中铜失去的电子总数等于O2得到的电子总数，则： x＋y＝ 3x＋y＝×4 解得x＝0.05 mol，y＝0.25 mol。 (1)NO的体积是0.05 mol×22.4 L·mol－1＝1.12 L；NO2的体积为0.25 mol×22.4 L·mol－1＝5.6 L。 (2)根据得失电子守恒可得n(Cu)＝2n(O2)＝0.2 mol，所以m(Cu)＝0.2 mol×64 g·mol－1＝12.8 g。 (3)当溶液中的Cu2＋恰好完全沉淀时，则溶液中的溶质是NaNO3，依据氮原子守恒得，硝酸的物质的量是n(NaNO3)＋n(NO2)＋n(NO)＝0.1×11 mol，所以n(NaNO3)＝1.1 mol－0.3 mol＝0.8 mol，即氢氧化钠的物质的量是0.8 mol，所以NaOH溶液的体积V＝＝＝0.2 L。 [答案]　(1)1.12　5.6　(2)12.8　(3)0.2 1．1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g·cm－3、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120 mL(已折算成标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54 g沉淀。下列说法不正确的是(　　) A．该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1 B．该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0 mol·L－1 C．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80% D．得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600 mL 答案：D 解析：c(HNO3)＝＝14.0 mol·L－1，B正确；1 mol Cu(或Mg)失去2 mol e－后形成的Cu2＋(或Mg2＋)完全转化为沉淀需结合2 mol OH－，即铜镁合金失去电子的物质的量等于形成沉淀时结合OH－的物质的量，最后生成沉淀2.54 g，增加的质量m(OH－)＝2.54 g－1.52 g＝1.02 g，即n(OH－)＝＝0.06 mol，结合氧化还原反应中得失电子守恒关系得：n(NO2)＋n(N2O4)×2＝0.06 mol、n(NO2)＋n(N2O4)＝＝0.05 mol，两式联立可解得：n(NO2)＝0.04 mol，n(N2O4)＝0.01 mol，C正确；利用合金质量和失去电子的物质的量可得：n(Cu)×64 g·mol－1＋n(Mg)×24 g·mol－1＝1.52 g和n(Cu)×2＋n(Mg)×2＝0.06 mol，两式联立可解得：n(Cu)＝0.02 mol，n(Mg)＝0.01 mol，A正确；利用氮元素守恒可知溶解合金后溶液中含有n(NO)＝0.05 L×14 mol·L－1－0.04 mol－0.01 mol×2＝0.64 mol，加入NaOH至金属离子恰好全部沉淀时，溶液为NaNO3溶液，利用原子守恒可得n(Na＋)＝n(NO)，故加入NaOH溶液的体积V(NaOH)＝＝0.64 L＝640 mL，D错误。 2．铜与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应，生成的盐只有硫酸铜，同时生成的两种气体均由两种元素组成，气体的相对分子质量都小于50。为防止污染，将产生的气体完全转化为最高价含氧酸盐，消耗1 L 2.2 mol·L－1 NaOH溶液和1 mol O2，则两种气体的分子式及物质的量分别为______________________，生成硫酸铜物质的量为________。 答案：NO 0.9 mol，NO2 1.3 mol　2 mol 解析：Cu与H2SO4和HNO3的混合酸反应，生成的盐只有CuSO4，说明HNO3全部被还原，生成的两种气体均由两种元素组成且相对分子质量都小于50，说明这两种气体是NO和NO2，设NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y，NO和NO2在NaOH溶液中被O2完全氧化为NaNO3，由原子守恒知x＋y＝2.2 mol①，由得失电子守恒知3x＋y＝4 mol②，联立①②解方程组可得x＝0.9 mol，y＝1.3 mol。再由得失电子守恒知2n(Cu)＝3x＋y＝4 mol，则n(Cu)＝n(CuSO4)＝2 mol。 3．将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸溶液反应，铜完全溶解，产生NO和NO2的混合气体共11.2 L(已换算成标准状况，不考虑NO2与N2O4的转化)。请回答下列问题： (1)产生NO的体积为________L(标准状况)。 (2)待反应结束后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化为沉淀，则原硝酸溶液的浓度为__________________mol·L－1(不必化简)。 (3)欲使铜与硝酸溶液反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要O2________mol。 答案：(1)5.824　(2) (3)0.255 解析：(1)该过程发生两个反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。设生成的NO和NO2的物质的量分别为x、y，则x＋y＝0.5 mol，1.5x＋0.5y＝0.51 mol，解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol，故标准状况下V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L。 (2)在反应过程中，HNO3一部分表现酸性，另一部分表现氧化性。由溶液中的Cu2＋恰好全部转化为沉淀，得表现酸性的HNO3和与Cu反应后可能剩余的HNO3的总物质的量n(HNO3)＝n(NaOH)，表现氧化性的HNO3的物质的量n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)，故原硝酸溶液中HNO3的物质的量n(HNO3)＝n(NaOH)＋n(NO)＋n(NO2)＝(aV×10－3＋0.5) mol，则c(HNO3)＝ mol·L－1。 (3)通入氧气的目的是将0.26 mol NO和0.24 mol NO2全部转化为HNO3。根据得失电子守恒：4n(O2)＝3n(NO)＋n(NO2)＝3×0.26 mol＋0.24 mol＝1.02 mol，则n(O2)＝0.255 mol。 5 学科网（北京）股份有限公司 $$