专题03 金属与硫酸、硝酸反应计算题-【压轴题】2024-2025学年高一化学同步培优训练（人教版2019必修第二册）

专题03 金属与硫酸、硝酸反应计算题 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、硫酸与金属的反应 1.原理 （1）稀硫酸与金属反应 一般规律：稀硫酸与活泼金属（如镁、锌、铁等）反应，生成相应的硫酸盐和氢气。 反应通式：金属 + H2SO4硫酸盐 + H2↑ 例如：镁与稀硫酸反应：Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑ 锌与稀硫酸反应：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 铁与稀硫酸反应：Fe+ H2SO4 = FeSO4 + H2↑（铁在稀硫酸中一般生成亚铁离子） （2）浓硫酸与金属反应 一般规律：浓硫酸具有强氧化性，与金属反应一般不生成氢气，而是生成水和二氧化硫等氧化产物。 反应通式：金属 + H2SO4硫酸盐 + SO2↑ + H2O 例如：铜与浓硫酸反应（加热）：Cu + H2SO4（浓）CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 铁、铝与浓硫酸在常温下会发生钝化，表面生成一层致密的氧化膜，阻止反应进一步进行。但在加热条件下，铁、铝等金属也能与浓硫酸反应，生成硫酸盐、二氧化硫和水。 铁与浓硫酸（加热）：2Fe + 6 H2SO4（浓）Fe2(SO4)3+ 3SO2↑ + 6H2O 铝与浓硫酸（加热）：2Al + 6 H2SO4（浓）Al2(SO4)3+ 3SO2↑ + 6H2O 2.计算方法：根据化学方程式计算，确定反应方程式，根据反应物和生成物之间的物质的量关系进行计算。 二、硝酸与金属的反应 1.原子守恒法 硝酸与金属反应时，一部分表现酸性，以的形式存在于溶液中；另一部分作为氧化剂转化为还原产物NOx，和NOx中氮原子的总物质的量等于反应消耗的硝酸中氮原子的物质的量。 n(反应的硝酸)= n(被还原的硝酸)+ n(起酸性作用的硝酸) 2.得失电子守恒法 硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，硝酸中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。 3.电荷守恒法 硝酸过量时，反应后溶液中（不考虑OH-）则有：(Mn+代表金属离子)。 4.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H+或 进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。3Cu＋8H+ ＋ ＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O 5.守恒法（原子、得失电子、电荷）的综合应用 金属与酸再与碱反应：转移的电子的物质的量等于消耗的OH-物质的量。 【例1】1.把7.2 g铁粉投入40 mL某HNO3溶液中，充分反应后剩余固体1.6 g，产生NO2和NO的混合气体0.08 mol。若不考虑N2O4的存在，则原HNO3溶液的物质的量浓度为(　　) A.3.5 mol·L-1 B.4.5 mol·L-1 C.7.0 mol·L-1 D.9.0 mol·L-1 【例2】将盛有1.2 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.6 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2的体积比为(　　) A.1∶2 B.1∶1 C.3∶7 D.无法确定 【例3】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铜(已知硝酸只被还原为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增加的变化如图所示。下列分析或结果不正确的是(　　) A.原混合酸中H2SO4物质的量为0.4 mol B.AB段发生的离子反应为Fe + 2Fe3+ == 3Fe2+ C.混合酸中HNO3物质的量浓度为2 mol·L-1 D.第二份溶液中最终溶质为FeSO4 【例4】将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到0.896 L(标准状况)NO气体，向反应后的溶液中加入60 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液时，金属离子恰好沉淀完全，则形成的沉淀的质量为(　　) A.(m+2.28) g B.(m+2.04) g C.(m+3.32) g D.(m+4.34) g 【例5】将盛有1.2 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.6 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2的体积比为(　　) A.1∶2 B.1∶1 C.3∶7 D.无法确定 1．将一定量的锌与100mL18mol·L-1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A 26.88L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液的c(H+)=0.6mol·L-1，则下列叙述不正确的是 A．反应中共消耗Zn78g B．反应中共转移2.4mol电子 C．气体A为SO2和H2的混合物 D．气体A中H2和SO2的体积比为1∶3 2．用的浓硫酸与铜共热一段时间后，冷却，过滤除去多余的铜，将滤液稀释到，所得溶液中浓度为，则此时溶液中的物质的量浓度为 A． B． C． D． 3．将10g铜镁合金完全溶解于100mL某浓度的硝酸中，得到NO和(不考虑)共0.3mol，向反应后的溶液中加入溶液0.8L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为18.5g。下列说法错误的是 A．该硝酸的物质的量浓度为 B．合金中铜与镁的物质的量之比为2：3 C．混合气体中NO和的体积之比为1：2 D．铜镁合金溶解后，溶液中剩余的物质的量为0.3mol 4．铜与浓硝酸充分反应，铜完全溶解，生成含混合气体(在标准状况下)。若反应前后硝酸溶液的体积没有变化，下列说法错误的是 A．发生还原反应的硝酸有 B．反应后溶液中的浓度为 C．混合气体中与的体积比为 D．将生成的与足量混合通入水中，需要标准状况下的体积 5．向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的硝酸0.5 L，固体物质完全反应，得到8.96L (换算为标准状况下)NO和NO2的混合气体及Cu(NO3)2.在所得溶液中加入1.0 mol/L的NaOH溶液1.0 L，恰好使金属离子完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。将得到的NO和NO2混合气体与一定量氧气一起通入水中，恰好完全生成硝酸。下列有关说法正确的是 A．硝酸浓度为2.4 mol/L，固体与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol B．Cu、Cu2O物质的量之比为1：1 C．一定量氧气标准状况下的体积为3.36L D．产生的NO2为0.1 mol 6．将一块锌片投入到100 mL18.5 mol·L-1浓H2SO4中，使之充分反应，观察到锌片完全溶解，同时生成气体33.6 L(标准状况下)。将反应后的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H+)为0.1 mol·L-1，求： (1)消耗的锌的质量 。 (2)气体A的成分以及含量 。 7．向一定体积和一定浓度的硝酸中投入适量的铁粉恰好完全反应，完全反应后产生的NO、混合气体为(标准状况)；将产生的混合气体通入水中，收集到气体(标准状况)；向反应后的溶液中滴入的溶液至不再产生沉淀，需要溶液的体积为 A． B． C． D． 8．在12g镁和铜组成的合金中加入过量硝酸溶液，合金完全溶解，同时测得生成标况下气体NO2、NO各3.36L，向所得溶液中加入足量的溶液，生成沉淀的质量为 A．18.4g B．22.2g C．29.0g D．32.4g 9．铜镁合金完全溶解于密度为，质量分数为的浓硝酸中，得到和的混合气体(标况)，向反应后的溶液中加入溶液，恰好使金属离子全部沉淀，共得到2.54g沉淀。下列说法错误的是 A．与铜镁合金反应的浓硝酸过量 B．得到的和的混合气体中 C．加入的溶液的体积 D．反应结束后所得溶液中溶质的物质的量浓度为 10．1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL (换算为标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀，下列说法不正确的是 A．该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mo/L B．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是70% C．该合金中铜与镁的物质的量之比是2︰1 D．得到2.54沉淀时，加入NaOH溶液的体积是640mL 11．与一定浓度的反应，生成、、、和水，当和的物质的量之比为时，则反应中起酸性作用的与被还原的的物质的量之比为 A． B． C． D． 12．铜和镁的混合物投入浓硝酸中恰好完全溶解，共收集到气体，若向所得溶液加入溶液时金属离子恰好完全沉淀，则浓硝酸的浓度为 A． B． C． D． 13．将铜镁合金完全溶解于某浓度的硝酸中，得到和的混合气体(标准状况)，当向反应后的溶液中加入溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为。下列说法正确的是 A．该硝酸中的物质的量浓度是 B．该合金中铜与镁的物质的量之比是 C．和的混合气体中，的体积分数是 D．可以计算出该硝酸中的质量分数 14．1.92 g铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下的气体672 mL，将盛有该气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中，则通入氧气的体积是 A．168mL B．224 mL C．504 mL D．336 mL 15．将铜粉与一定质量的浓硝酸反应，当铜完全反应时，溶液中减少，则生成的气体中、在相同状况下的体积比为 A．1：1 B．1：3 C．1：6 D．1：9 16．计算题 已知锌与浓硫酸反应生成SO2，与稀硫酸反应生成H2。32.5g的锌与50mL18.4mol/L的浓硫酸完分反应，锌完全溶解，同时收集到标准状况下气体VL，将反应后的溶液稀释到500mL，测得溶液中氢离子的浓度为0.08mol/L。 (1)反应过程中消耗的物质的量是 。 (2)气体的成分是 ，V= 。 17．已知锌跟浓硫酸反应生成SO2，跟稀硫酸反应生成H2，32.5 g的锌与50 mL18.4 mol/L浓硫酸充分反应，锌完全溶解，同时收集到标准状况下的混合气体V L。将反应后的溶液稀释到500 mL，测得溶液中氢离子的浓度为0.08 mol/L。 (1)锌的物质的量为 。 (2)反应过程中消耗的H2SO4的物质的量是 。 (3)混合气体中SO2和H2的体积比为 。 18．27.00g铝与100mL一定浓度的硫酸在加热条件下发生反应，铝完全溶解，产生和的混合气体。将混合气体通入装有足量碱石灰的干燥管，剩余气体在标准状况下的体积为26.88L。请回答： (1) 。 (2)待产生的气体全部释放，向溶液中加入的NaOH溶液，恰好使溶液中的全部转化成沉淀，则原硫酸溶液的浓度为 。 19．1.52g铜镁合金完全溶解于50mL 14mol/L浓硝酸中，得到和的混合气体0.05mol(标准状况)，向反应后的溶液中加入1mol/L NaOH溶液，当金属离子恰好完全沉淀时，得到2.54g沉淀。则 (1)和的混合气体中，的物质的量是 mol。 (2)得到2.54g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是 mL。 20．将铜与一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下的一氧化氮和二氧化氮混合气体共。请回答下列问题： (1)产生一氧化氮的体积为 L(标准状况下)。 (2)待反应结束后，向溶液中加入的氢氧化钠溶液，恰好使溶液中的全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度为 (不必化简)。 (3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠，至少需要氧气 。 21．现有一份部分被氧化的铜片(氧化产物为CuO)，称取4.32g铜片，溶于一定体积1.00mol•L-1稀硝酸中，反应恰好完全进行，收集到无色气体448mL(已折算为标准状况)。 (1)该稀硝酸中所含HNO3的物质的量为 ； (2)4.32g铜片中CuO的质量为 ； (3)该铜片被氧化的百分数为 。 22．1.92g铜跟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1.12L(标准状况)气体。计算： (1)反应过程中转移电子的数目 。 (2)反应中消耗硝酸的物质的量 。 (3)反应中产生气体的物质的量分别为 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 金属与硫酸、硝酸反应计算题 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、硫酸与金属的反应 1.原理 （1）稀硫酸与金属反应 一般规律：稀硫酸与活泼金属（如镁、锌、铁等）反应，生成相应的硫酸盐和氢气。 反应通式：金属 + H2SO4硫酸盐 + H2↑ 例如：镁与稀硫酸反应：Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑ 锌与稀硫酸反应：Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 铁与稀硫酸反应：Fe+ H2SO4 = FeSO4 + H2↑（铁在稀硫酸中一般生成亚铁离子） （2）浓硫酸与金属反应 一般规律：浓硫酸具有强氧化性，与金属反应一般不生成氢气，而是生成水和二氧化硫等氧化产物。 反应通式：金属 + H2SO4硫酸盐 + SO2↑ + H2O 例如：铜与浓硫酸反应（加热）：Cu + H2SO4（浓）CuSO4 + SO2↑ + 2H2O 铁、铝与浓硫酸在常温下会发生钝化，表面生成一层致密的氧化膜，阻止反应进一步进行。但在加热条件下，铁、铝等金属也能与浓硫酸反应，生成硫酸盐、二氧化硫和水。 铁与浓硫酸（加热）：2Fe + 6 H2SO4（浓）Fe2(SO4)3+ 3SO2↑ + 6H2O 铝与浓硫酸（加热）：2Al + 6 H2SO4（浓）Al2(SO4)3+ 3SO2↑ + 6H2O 2.计算方法：根据化学方程式计算，确定反应方程式，根据反应物和生成物之间的物质的量关系进行计算。 二、硝酸与金属的反应 1.原子守恒法 硝酸与金属反应时，一部分表现酸性，以的形式存在于溶液中；另一部分作为氧化剂转化为还原产物NOx，和NOx中氮原子的总物质的量等于反应消耗的硝酸中氮原子的物质的量。 n(反应的硝酸)= n(被还原的硝酸)+ n(起酸性作用的硝酸) 2.得失电子守恒法 硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，硝酸中氮原子得到电子的物质的量等于金属失去电子的物质的量。 3.电荷守恒法 硝酸过量时，反应后溶液中（不考虑OH-）则有：(Mn+代表金属离子)。 4.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H+或 进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。3Cu＋8H+ ＋ ＝3Cu2+＋2NO↑＋4H2O 5.守恒法（原子、得失电子、电荷）的综合应用 金属与酸再与碱反应：转移的电子的物质的量等于消耗的OH-物质的量。 【例1】1.把7.2 g铁粉投入40 mL某HNO3溶液中，充分反应后剩余固体1.6 g，产生NO2和NO的混合气体0.08 mol。若不考虑N2O4的存在，则原HNO3溶液的物质的量浓度为(　　) A.3.5 mol·L-1 B.4.5 mol·L-1 C.7.0 mol·L-1 D.9.0 mol·L-1 【答案】C 【解析】铁粉剩余，硝酸必完全反应而且产物为Fe(NO3)2，由N元素守恒，反应后N元素一部分存在于NO2和NO的混合气体中，另一部分存在于Fe(NO3)2中，反应的n(Fe) = = 0.1 mol，所以c(HNO3) = = 7.0 mol·L-1。 故选C。 【例2】将盛有1.2 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.6 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2的体积比为(　　) A.1∶2 B.1∶1 C.3∶7 D.无法确定 【答案】B 【解析】设1.2 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1.2-a) mol NO2，根据4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3和4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3可得：+=0.6，解得a=0.6 mol，则原混合气体中NO与NO2的体积比为1∶1，故选B。 【例3】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铜(已知硝酸只被还原为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增加的变化如图所示。下列分析或结果不正确的是(　　) A.原混合酸中H2SO4物质的量为0.4 mol B.AB段发生的离子反应为Fe + 2Fe3+ == 3Fe2+ C.混合酸中HNO3物质的量浓度为2 mol·L-1 D.第二份溶液中最终溶质为FeSO4 【答案】A 【解析】由图像可知，由于铁过量，OA段发生的反应为Fe+N+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↑。反应消耗22.4 g铁，也就是 = 0.4 mol，所有的铁都在硫酸亚铁中，根据硫酸根离子守恒，所以每份含硫酸0.4 mol，所以硫酸的浓度是4mol·L-1，原混合酸中H2SO4物质的量为4 mol·L-1×0.2 L=0.8 mol，故A项错误；AB段发生的离子反应为Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+，故B项正确；OA段发生的反应为Fe + N + 4H+ = Fe3+ + NO↑ + 2H2O，N全部起氧化剂作用，所以n(N) = n(Fe) = = 0.2 mol，200 mL混合酸中HNO3物质的量浓度为 = 2 mol·L-1，故C项正确；硝酸根离子全部被还原，没有显酸性的硝酸，因为溶液中有硫酸根离子，并且铁单质全部转化为亚铁离子，所以溶液中最终溶质为FeSO4，故D项正确。故选A。 【例4】将Mg、Cu组成的m g混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应，固体完全溶解时收集到0.896 L(标准状况)NO气体，向反应后的溶液中加入60 mL 2 mol·L-1的NaOH溶液时，金属离子恰好沉淀完全，则形成的沉淀的质量为(　　) A.(m+2.28) g B.(m+2.04) g C.(m+3.32) g D.(m+4.34) g 【答案】B 【解析】当金属离子恰好沉淀完全时，m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)，n(OH-)=n(NaOH)=60×10-3 L×2 mol·L-1=0.12 mol，m(沉淀)=m(金属)+m(OH-)=m g+0.12 mol×17 g·mol-1=(m+2.04) g。 【例5】将盛有1.2 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.6 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2的体积比为(　　) A.1∶2 B.1∶1 C.3∶7 D.无法确定 【答案】B 【解析】设1.2 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1.2-a) mol NO2，根据4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3和4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3可得：+=0.6，解得a=0.6 mol，则原混合气体中NO与NO2的体积比为1∶1，故选B。 1．将一定量的锌与100mL18mol·L-1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体A 26.88L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液的c(H+)=0.6mol·L-1，则下列叙述不正确的是 A．反应中共消耗Zn78g B．反应中共转移2.4mol电子 C．气体A为SO2和H2的混合物 D．气体A中H2和SO2的体积比为1∶3 【答案】D 【分析】锌与浓硫酸反应：，锌和稀硫酸反应：。根据题意，H2SO4的总物质的量为：，将反应后的溶液稀释至1L，测得溶液的c(H+)=0.6mol·L-1，则剩余的n(H+)=0.6mol，剩余硫酸的物质的量为0.3mol，消耗硫酸的物质的量为1.5mol。设产生SO2的物质的量为xmol，生成H2的物质的量为ymol，SO2和H2的总物质的量为：，故x+y=1.2，2x+y=1.5，解得x=0.3，y=0.9，即生成0.3molSO2，0.9molH2。 【详解】A．根据生成0.3molSO2，0.9molH2，消耗Zn的物质的量为：0.3mol+0.9mol=1.2mol，质量为，A正确； B．反应中共转移电子的物质的量为：，B正确； C．根据分析，生成的气体为SO2和H2的混合物，C正确； D．根据分析，气体A中H2和SO2的体积比为3∶1，D错误； 故选D。 2．用的浓硫酸与铜共热一段时间后，冷却，过滤除去多余的铜，将滤液稀释到，所得溶液中浓度为，则此时溶液中的物质的量浓度为 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】的浓硫酸含的物质的量为0.025L×18.4mol/mol=0.46mol，反应后溶液中的物质的量为0.1L×2mol/mol=0.2mol，则减少的物质的量为0.46mol-0.2mol=0.26mol，根据硫原子守恒，说明生成二氧化硫0.26mol，根据关系式～，则此时溶液中的物质的量浓度为=2.6mol/L，故选C。 3．将10g铜镁合金完全溶解于100mL某浓度的硝酸中，得到NO和(不考虑)共0.3mol，向反应后的溶液中加入溶液0.8L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为18.5g。下列说法错误的是 A．该硝酸的物质的量浓度为 B．合金中铜与镁的物质的量之比为2：3 C．混合气体中NO和的体积之比为1：2 D．铜镁合金溶解后，溶液中剩余的物质的量为0.3mol 【答案】A 【分析】根据题意可知，铜失电子生成铜离子，铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀，镁失电子生成镁离子，镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，据此分析。 【详解】A．全部沉淀后，溶质为NaNO3，根据氮原子守恒，有n(HNO3)=n(NaNO3)+n(NO，NO2)=0.8L×1mol/L+0.3mol=1.1mol，c(HNO3)==11mol/L；故A错误； B．根据上述分析，得到氢氧根物质的量等于金属失去电子物质的量，依据质量守恒，得到氢氧根物质的量为=0.5mol，即得失电子物质的量为0.5mol，因此有2n(Cu)+2n(Mg)=0.5，64n(Cu)+24n(Mg)=10.0，联立解得n(Cu)=0.1mol，n(Mg)=0.15mol，因此合金中铜和镁的物质的量之比为2：3，故B正确； C．根据得失电子数目守恒，3n(NO)+n(NO2)=0.5mol，n(NO)+n(NO2)=0.3，解得n(NO)=0.1mol，n(NO2)=0.2mol，NO和的体积之比为1：2，故C正确； D．由上述计算可知，n(HNO3)=1.1mol，反应掉的n(HNO3)=2n(合金)+n(NO，NO2)==0.8mol，故剩余的硝酸为0.3mol，故D正确； 答案选A。 4．铜与浓硝酸充分反应，铜完全溶解，生成含混合气体(在标准状况下)。若反应前后硝酸溶液的体积没有变化，下列说法错误的是 A．发生还原反应的硝酸有 B．反应后溶液中的浓度为 C．混合气体中与的体积比为 D．将生成的与足量混合通入水中，需要标准状况下的体积 【答案】B 【详解】A．生成含NO2、NO的混合气体33.6L(在标准状况下)物质的量为=1.5mol，根据氮元素守恒，发生还原反应的硝酸的物质的量为1.5mol，故A正确； B．由A可知，生成含NO2、NO的总物质的量为1.5mol，反应后溶液中的浓度为=6mol•L-1，故B错误； C．64g Cu的物质的量为1mol，NO和NO2混合气体的物质的量为1.5mol，令NO和NO2的物质的量分别为xmol、ymol，则：x+y＝1.5，3x+y＝1×2，解得x=0.25，y=1.25，混合气体中NO2与NO的物质的量之比为5:1，体积比为5:1，故C正确； D．气体混合物与氧气、水反应又生成硝酸，纵观整个过程，Cu失去电子物质的量等于氧气获得的电子，则需要氧气物质的量为=0.5mol，标况下需要氧气体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故D正确； 答案选B。 5．向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的硝酸0.5 L，固体物质完全反应，得到8.96L (换算为标准状况下)NO和NO2的混合气体及Cu(NO3)2.在所得溶液中加入1.0 mol/L的NaOH溶液1.0 L，恰好使金属离子完全沉淀，沉淀质量为39.2 g。将得到的NO和NO2混合气体与一定量氧气一起通入水中，恰好完全生成硝酸。下列有关说法正确的是 A．硝酸浓度为2.4 mol/L，固体与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol B．Cu、Cu2O物质的量之比为1：1 C．一定量氧气标准状况下的体积为3.36L D．产生的NO2为0.1 mol 【答案】C 【分析】标准状况下8.96L NO和NO2即物质的量为0.4mol，溶液加NaOH溶液至金属离子已完全沉淀，根据氮元素守恒得到n(HNO3)=0.4mol+ n(NaNO3)=0.4mol+1.0×1.0L=1.4mol，硝酸的物质的量浓度为2.8 mol/L，设27.2g Cu和Cu2O的混合物中Cu物质的量为xmol，Cu2O物质的量为ymol，加入氢氧化钠使金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g，该沉淀为氢氧化铜，根据铜守恒建立关系，64x+144y=27.2，98(x+2y)=39.2，解得x=0.2mol，y=0.1mol，因此Cu的物质的量为0.2mol，Cu2O的物质的量为0.1mol，据此分析； 【详解】A．根据分析可知，硝酸的物质的量浓度为2.8 mol/L，消耗的硝酸物质的量n(HNO3)=0.4mol+2×(0.2+0.1×2)mol=1.2mol，而总的硝酸物质的量为1.4mol，因此Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余为0.2mol，A错误； B．Cu与Cu2O的物质的量之比为2：1，B错误； C．根据得失电子守恒，氧气得电子总数等于Cu和Cu2O的混合物失电子总数，，=3.36L，C正确； D．根据得失电子守恒，Cu和Cu2O的混合物失电子总数等于NO和NO2的混合气体得电子总数，设NO2的物质的量为amol，NO的物质的量为(0.4-a)mol，可得，解得a=0.3mol，D错误； 故选C。 6．将一块锌片投入到100 mL18.5 mol·L-1浓H2SO4中，使之充分反应，观察到锌片完全溶解，同时生成气体33.6 L(标准状况下)。将反应后的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H+)为0.1 mol·L-1，求： (1)消耗的锌的质量 。 (2)气体A的成分以及含量 。 【答案】 97.5 g SO2：0.3 mol，H2：1.2 mol 【详解】(1)锌与浓硫酸发生：Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O，随着反应的进行，硫酸浓度降低，发生反应： Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑，可见生成气体A为SO2和H2的混合物，由方程式可知：n(Zn)=n(SO2)+n(H2)==1.5 mol，其质量m(Zn)=1.5 mol×65 g/mol=97.5 g； (2)原溶液中H2SO4的物质的量n(H2SO4)=18.5 mol/L×0.1 L=1.85 mol，溶液剩余硫酸的物质的量n(H2SO4)=n(H+)=×1 L×0.1 mol/L=0.05 mol，则参加反应的硫酸的物质的量n(H2SO4)=1.85 mol-0.05 mol=1.8 mol，假设反应生成x mol SO2，y mol H2，则可得方程组：x+y=1.5 mol，2x+y=1.8 mol，解得：x=0.3 mol ，y=1.2 mol，即所得气体A是SO2和H2的混合物，其中含有SO20.3 mol，含有H21.2 mol。 7．向一定体积和一定浓度的硝酸中投入适量的铁粉恰好完全反应，完全反应后产生的NO、混合气体为(标准状况)；将产生的混合气体通入水中，收集到气体(标准状况)；向反应后的溶液中滴入的溶液至不再产生沉淀，需要溶液的体积为 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可知，混合气体共(标准状况)，将产生的混合气体通入水中，发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，剩余气体(标准状况)，则原混合气体中NO2的体积为=840mL，所以原混合气体中NO的体积为2240mL-840mL=1400mL，在标准状况下，NO2的物质的量为0.0375mol，NO的物质的量为0.0625mol，生成两种气体时共得到电子(0.0375mol+0.0625mol×3)=0.225mol；若Fe全部生成Fe3+，完全沉淀时有关系式：3e-~Fe3+~3OH-，若Fe全部生成Fe2+，完全沉淀时有关系式：2e-~Fe2+~2OH-，得出NaOH的物质的量等于转移电子的物质的量，所以NaOH的物质的量为0.225mol，NaOH溶液的体积为； 答案选D。 8．在12g镁和铜组成的合金中加入过量硝酸溶液，合金完全溶解，同时测得生成标况下气体NO2、NO各3.36L，向所得溶液中加入足量的溶液，生成沉淀的质量为 A．18.4g B．22.2g C．29.0g D．32.4g 【答案】B 【详解】合金完全溶解，同时测得生成标况下气体NO2、NO各3.36L（均为0.15mol气体），则共转移电子0.15mol+0.15mol×3=0.6mol，向所得溶液中加入足量的溶液，则金属阳离子会结合0.6mol氢氧根离子，故生成沉淀质量为12g+0.6mol×17g/mol=22.2g； 故选B。 9．铜镁合金完全溶解于密度为，质量分数为的浓硝酸中，得到和的混合气体(标况)，向反应后的溶液中加入溶液，恰好使金属离子全部沉淀，共得到2.54g沉淀。下列说法错误的是 A．与铜镁合金反应的浓硝酸过量 B．得到的和的混合气体中 C．加入的溶液的体积 D．反应结束后所得溶液中溶质的物质的量浓度为 【答案】D 【分析】由题意可知，设合金中铜、镁的物质的量分别为xmol、ymol，由1.52铜镁合金完全溶解于浓硝酸后，加入氢氧化钠溶液恰好使金属离子全部沉淀，共得到2.54g沉淀可得：64x+24y=1.52、64x+24y+34x+34y=2.54，解联立方程可得x=0.02、y=0.01；设二氧化氮和四氧化二氮的物质的量分别为amol、bmol，由混合气体的体积可得：a+b=0.05，由得失电子数目守恒可得： a+2b=0.06，解得a=0.04、b=0.01；由c=可知，浓硝酸的浓度为mol/L=14mol/L，则50mL溶液中硝酸的物质的量为14mol/L×0.05L=0.7mol，由氮原子个数守恒可知，反应消耗硝酸的物质的量为0.03mol×2+0.04 mol+0.01mol×2=0.12mol，所以与铜镁合金反应的浓硝酸过量；由题意可知，沉淀达最大时，溶液中只有硝酸钠，由原子个数守恒可知，反应结束后所得溶液中钠离子物质的量为0.7mol—0.06mol=0.64mol，则氢氧化钠溶液的体积为=0.2L，所以反应得到的硝酸钠溶液的浓度约为=2.56 mol/L。 【详解】A．由分析可知，与铜镁合金反应的浓硝酸过量，故A正确； B．由分析可知，混合气体中二氧化氮的物质的量为0.04mol，故B正确； C．由分析可知，氢氧化钠溶液的体积为×103mL/L=200mL，故C正确； D．由分析可知，反应得到的硝酸钠溶液的浓度约为=2.56 mol/L，故D错误； 故选D。 10．1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL (换算为标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀，下列说法不正确的是 A．该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mo/L B．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是70% C．该合金中铜与镁的物质的量之比是2︰1 D．得到2.54沉淀时，加入NaOH溶液的体积是640mL 【答案】B 【分析】设铜、镁的物质的量分别为、，根据题意列方程组：，解得，，设N2O4、NO2的物质的量分别为、，则根据电子守恒和题意列方程组：，解得，。 【详解】A．，A正确； B．由上述分析可知，N2O4、NO2的物质的量分别为0.01mol、0.04mol，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，则NO2的体积分数是，B错误； C．由上述分析可知，Cu和Mg的物质的量分别为0.02mol、0.01mol，二者物质的量之比为2 ︰1，C正确； D．当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀，沉淀量最大，溶液中只有硝酸钠，根据原子守恒：，氢氧化钠溶液体积为=640mL，D正确； 答案选B。 11．与一定浓度的反应，生成、、、和水，当和的物质的量之比为时，则反应中起酸性作用的与被还原的的物质的量之比为 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】Cu2S与一定浓度的HNO3反应中，Cu2S中铜元素由+1价被氧化为+2价、硫元素由-2价被氧化为+6价，硝酸起氧化剂与酸的作用，起氧化剂作用HNO3中氮元素被还原为NO2和NO，令NO2和NO的物质的量均为1mol，根据电子转移守恒可知：n(Cu2S)×[6-(-2)+1×2]=1mol×(5-4)+1mol×(5-2)，解得n(Cu2S)=0.4mol．被还原的硝酸的物质的量等于NO2和NO的物质的量之和为2mol，根据硫元素守恒，n(CuSO4)=0.4mol，根据铜元素守恒，n[ ]=2n(Cu2S)-n(CuSO4)=0.4mol，则起酸性作用的的物质的量为2×n[ ]=0.8mol，则反应中起酸性作用的与被还原的的物质的量之比为0.8:2=2:5，故选A。 12．铜和镁的混合物投入浓硝酸中恰好完全溶解，共收集到气体，若向所得溶液加入溶液时金属离子恰好完全沉淀，则浓硝酸的浓度为 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】铜和镁的混合物投入浓硝酸中恰好完全溶解，共收集到气体，为6.720L÷22.4L/mol=0.3mol氮的氧化物；若向所得溶液加入溶液时金属离子恰好完全沉淀，则生成硝酸钠为，结合氮元素守恒，浓硝酸的浓度为。 故选D。 13．将铜镁合金完全溶解于某浓度的硝酸中，得到和的混合气体(标准状况)，当向反应后的溶液中加入溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为。下列说法正确的是 A．该硝酸中的物质的量浓度是 B．该合金中铜与镁的物质的量之比是 C．和的混合气体中，的体积分数是 D．可以计算出该硝酸中的质量分数 【答案】B 【分析】金属离子全部沉淀时，得到3.12g沉淀为Cu(OH)2、Mg(OH)2，故沉淀中m(OH-)=3.12g-1.76g=1.36g，则n(OH-)==0.08mol，根据电荷守恒可知，金属提供的电子物质的量等于氢氧根的物质的量，设Cu、Mg的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者总质量、电子转移守恒有64x+24y=1.76，2x+2y=0.08，解得：x=0.02=y=0.02，故合金中铜与镁的物质的量之比是0.02mol：0.02mol=1：1； 【详解】A．NO2和NO混合气体的物质的量为0.05mol，完全沉淀溶液中溶质为硝酸钠，根据Na元素守恒可知：n(NaNO3)=n(NaOH)=1mol/L×0.54L=0.54mol，根据N元素混合可知：n(HNO3)=n(NO2)+n(NO)+n(NaNO3)=0.05mol+0.54mol=0.59mol，故c(HNO3)==11.8mol/L，故A错误； B．由分析可知，该合金中铜与镁的物质的量之比是，故B正确； C．设NO2的物质的量为amol，则NO的物质的量为(0.05-a)mol，根据电子转移守恒可知：a×1+(0.05-a)×3=0.08，解得a=0.035，则NO2的体积分数=×100%=70%，故C错误； D．因为硝酸溶液的密度未知，溶液的总质量未知，故无法计算硝酸的质量分数，故D错误； 答案选B。 14．1.92 g铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下的气体672 mL，将盛有该气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中，则通入氧气的体积是 A．168mL B．224 mL C．504 mL D．336 mL 【答案】D 【详解】1.92gCu的物质的量为，反应时失去电子数目为，整个反应过程为Cu与HNO3反应生成NO、NO2，NO、NO2与O2转化生成HNO3，反应前后HNO3的物质的量不变，而化合价变化的只有Cu和O2，则Cu失去的电子数目等于O2得到电子的数目，所以消耗O2的物质的量为，，故选D。 15．将铜粉与一定质量的浓硝酸反应，当铜完全反应时，溶液中减少，则生成的气体中、在相同状况下的体积比为 A．1：1 B．1：3 C．1：6 D．1：9 【答案】D 【详解】铜为，设生成的、分别是和，根据铜完全反应，转移电子的物质的量为：，结合氮原子守恒和电子转移守恒，可列出方程式：，，解出，，其体积比为：。 故答案为：。 16．计算题 已知锌与浓硫酸反应生成SO2，与稀硫酸反应生成H2。32.5g的锌与50mL18.4mol/L的浓硫酸完分反应，锌完全溶解，同时收集到标准状况下气体VL，将反应后的溶液稀释到500mL，测得溶液中氢离子的浓度为0.08mol/L。 (1)反应过程中消耗的物质的量是 。 (2)气体的成分是 ，V= 。 【答案】(1)0.90mol (2) SO2和H2 11.2L 【详解】（1）32.5 g的锌的物质的量n(Zn)=32.5g÷65g/mol=0.5mol；加入的硫酸的物质的量n(H2SO4)=c·V=18.4 mol/L×0.05 L=0.92 mol，与Zn反应后溶液中剩余H+的物质的量为n(H+)=0.08 mol/L×0.5 L=0.04 mol，则剩余硫酸的物质的量为n(H2SO4)=n(H+)=0.02 mol，故反应的硫酸的物质的量n(H2SO4)反应=0.92 mol-0.02 mol=0.90 mol； （2）假设锌只和浓硫酸反应生成SO2，根据锌和浓硫酸反应的化学方程式：Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O，0.5moL锌消耗硫酸的物质的量为1mol，而硫酸只消耗了0.90mol，所以反应生成的气体有SO2和氢气。锌和稀硫酸反应：Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑，两个反应里，锌的物质的量和生成气体的物质的量相等，所以生成的气体共0.5mol，在标准状况下的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L。 17．已知锌跟浓硫酸反应生成SO2，跟稀硫酸反应生成H2，32.5 g的锌与50 mL18.4 mol/L浓硫酸充分反应，锌完全溶解，同时收集到标准状况下的混合气体V L。将反应后的溶液稀释到500 mL，测得溶液中氢离子的浓度为0.08 mol/L。 (1)锌的物质的量为 。 (2)反应过程中消耗的H2SO4的物质的量是 。 (3)混合气体中SO2和H2的体积比为 。 【答案】(1)0.5 mol (2)0.9 mol (3)4∶1 【详解】（1）32.5 g的锌的物质的量n(Zn)=； （2）加入的硫酸的物质的量n(H2SO4)=c·V=18.4 mol/L×0.05 L=0.92 mol，与Zn反应后溶液中剩余H+的物质的量为n(H+)=0.08 mol/L×0.5 L=0.04 mol，则剩余硫酸的物质的量为n(H2SO4)=n(H+)=0.02 mol，故反应的硫酸的物质的量n(H2SO4)反应=0.92 mol-0.02 mol=0.9 mol； （3）假设反应产生的SO2的物质的量为x mol，产生的H2的物质的量为y mol，根据方程式Zn+2H2SO4(浓)=ZnSO4+SO2↑+2H2O、Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑中物质反应转化关系可知65×(x+y)=32.5 g，2x+y=0.9 mol，解得x=0.4 mol，y=0.1 mol，故n(SO2)∶n(H2)=4∶1，由V=n·Vm可知：在相同外界条件下，气体的体积比等于气体的物质的量的比，所以V(SO2)∶V(H2)=4∶1。 18．27.00g铝与100mL一定浓度的硫酸在加热条件下发生反应，铝完全溶解，产生和的混合气体。将混合气体通入装有足量碱石灰的干燥管，剩余气体在标准状况下的体积为26.88L。请回答： (1) 。 (2)待产生的气体全部释放，向溶液中加入的NaOH溶液，恰好使溶液中的全部转化成沉淀，则原硫酸溶液的浓度为 。 【答案】 18.30 【详解】27.00g铝的物质的量是1mol，铝完全反应失3mol电子；生成1molH2得2mol电子、生成1molSO2得2mol电子，根据得失电子守恒，生成H2、SO2的总物质的量是1.5mol；将混合气体通入装有足量碱石灰的干燥管，剩余气体在标准状况下的体积为26.88L，即H2的物质的量是1.2mol；则SO2的物质的量是0.3mol； (1)反应生成1.2molH2、0.3molSO2，1:4。 (2)待产生的气体全部释放，向溶液中加入的NaOH溶液，恰好使溶液中的全部转化成沉淀，此时溶液中的溶质为Na2SO4，根据钠元素守恒，n(Na2SO4)= ，则n(SO)=1.53mol，根据硫元素守恒，原硫酸溶液中硫酸的物质的量是1.53mol+0.3mol=1.83mol，硫酸的浓度为。 19．1.52g铜镁合金完全溶解于50mL 14mol/L浓硝酸中，得到和的混合气体0.05mol(标准状况)，向反应后的溶液中加入1mol/L NaOH溶液，当金属离子恰好完全沉淀时，得到2.54g沉淀。则 (1)和的混合气体中，的物质的量是 mol。 (2)得到2.54g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是 mL。 【答案】(1)0.04 (2)640 【详解】（1）金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀为氢氧化镁和氢氧化铁，故沉淀中氢氧根的质量为，氢氧根的物质的量为，由电荷守恒得，镁离子和铜离子所带有的电荷量为，即1.52g铜镁合金完全溶解于50mL 14mol/L浓硝酸中时失去的电子数为，和的混合气体0.05mol(标准状况)，设的物质的量为，则的物质的量为，由电子守恒得，解； （2）金属离子全部沉淀时，反应后溶质为硝酸钠，根据氮元素守恒可知，硝酸钠的物质的量为，根据钠离子守恒可知，故需要氢氧化钠溶液的体积为。     20．将铜与一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下的一氧化氮和二氧化氮混合气体共。请回答下列问题： (1)产生一氧化氮的体积为 L(标准状况下)。 (2)待反应结束后，向溶液中加入的氢氧化钠溶液，恰好使溶液中的全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度为 (不必化简)。 (3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在氢氧化钠溶液中全部转化为硝酸钠，至少需要氧气 。 【答案】(1)5.824 (2) (3)0.255 【详解】（1）该过程发生两个反应：，，根据已知条件可知，铜的物质的量为，生成气体的总的物质的量为，设生成的和的物质的量分别为，则，解得，故标准状况下； （2）在反应过程中，一部分表现酸性，另一部分表现氧化性，由溶液中的恰好全部转化为沉淀，则表现酸性的的物质的量为，表现氧化性的的物质的量为，故原硝酸溶液中的物质的量，则； （3）通入氧气的目的是将和全部转化为。根据得失电子守恒：，则。 21．现有一份部分被氧化的铜片(氧化产物为CuO)，称取4.32g铜片，溶于一定体积1.00mol•L-1稀硝酸中，反应恰好完全进行，收集到无色气体448mL(已折算为标准状况)。 (1)该稀硝酸中所含HNO3的物质的量为 ； (2)4.32g铜片中CuO的质量为 ； (3)该铜片被氧化的百分数为 。 【答案】(1)0.14mol (2)2.4g (3)50% 【分析】部分被氧化的铜片溶于稀硝酸中，反应恰好完全进行，收集到448mLNO气体，则由化学方程式3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可得，参与反应的n(Cu)=0.03mol，则4.32g铜片中CuO的质量=4.32g-0.03mol×64g·mol-1=2.4g，n(CuO)=； 【详解】（1）由题干信息可得，稀硝酸恰好完全反应，所含HNO3的物质的量为2n(Cu2+)+n(NO)=2×(0.03+0.03)+0.02=0.14mol，故答案为：0.14mol。 （2）根据分析，CuO的质量为2.4g，故答案为：2.4g。 （3）由上述计算可得部分被氧化的铜片中各组分的物质的量为：n(Cu)=0.03mol，n(CuO)= 2.4g÷ 80g·mol-1=0.03mol，因此该铜片被氧化的百分数为50%，故答案为：50%。 22．1.92g铜跟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1.12L(标准状况)气体。计算： (1)反应过程中转移电子的数目 。 (2)反应中消耗硝酸的物质的量 。 (3)反应中产生气体的物质的量分别为 。 【答案】(1)0.06NA (2)0.11mol (3)NO2为0.045mol，NO为0.005mol 【详解】（1）n(Cu)=1.92g÷64g/mol=0.03mol，铜从0价到+2价失去2个电子，故转移电子数为：0.03mol×2×NAmol-1=0.06NA； （2）n(Cu)=1.92g÷64g/mol=0.03mol，与硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO和NO2，根据原子守恒得生成硝酸铜需要的n(HNO3)=2n[Cu(NO3)2]=2n(Cu)=2×0.03mol=0.06mol，气体为氮氧化物，气体的物质的量=n(NO)+n(NO2)=1.12L÷22.4L/mol=0.05mol，根据N元素守恒可知共消耗硝酸的物质的量为：n(HNO3)= 0.06mol+0.05mol=0.11mol； （3）假设反应产生的NO2物质的量是x，NO的物质的量是y，则根据电子守恒可得x+3y=0.03mol×2；根据N原子守恒可得x+y=1.12L÷22.4L/mol=0.05mol，解得x=0.045mol，y=0.005mol，即NO2为0.045mol，NO为0.005mol。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$