5.2.4 金属与硝酸反应的计算-【核心素养新教学】2025-2026学年高一化学同步优质教学课件（人教版必修第二册）

该高中化学课件聚焦金属与硝酸反应的计算，通过知识回顾梳理反应分类、守恒关系及离子方程式应用技巧，搭建起硝酸性质与计算方法的学习支架，帮助学生衔接前后知识。 其亮点在于融合化学观念中的守恒思想与科学思维的证据推理，通过原子守恒、电子守恒及离子方程式法实例（如Cu与浓硝酸反应计算、混合酸中离子反应分析），结合分层练习与结构化小结，助力学生形成系统解题思路，教师可高效开展针对性教学。

高中化学人教版（2019）必修第二册 第4课时 第二节 氮及其化合物  第五章 化工生产中的重要非金属元素 金属与硝酸反应的计算 知识回顾 学习目标 1.巩固对硝酸的强氧化性、酸性的理解； 2.学会用守恒观来理解金属与硝酸的反应； 3.通过实例掌握金属与硝酸反应的计算的常用简便方法。 金属与硝酸反应的计算 M＋HNO3→M(NO3)n＋还原产物＋H2O 还原产物：NO2或NO或N2O或NH4+ (1)起氧化作用的HNO3转化成了气体(NO、NO2)，可根据气体的物质的量求出。 (2)起酸性作用的HNO3转化成了硝酸盐，可以根据金属阳离子的物质的量求出。 (3)没有参加反应的HNO3，可根据溶液中H＋的物质的量求出。 一、原子守恒法 HNO3与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用以NO3-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物质的量。 n(反应的硝酸)= n(被还原的硝酸)+ n(未被还原的硝酸) = n(被反应的硝酸)+2n(Cu2+) 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 3Cu＋8H＋＋2NO3-===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 金属与硝酸反应的计算 原子守恒： n(HNO3)消耗＝xn [M(NO3)x ]＋n (NO2)＋n (NO) 氮元素守恒： ①消耗的硝酸=酸性作用＋氧化作用 ②加入的硝酸=酸性作用＋氧化作用+剩余的 金属与硝酸反应的计算 例1：若将12.8克Cu与一定量的浓HNO3反应，铜全部溶解时，共产生 5.6L气体（标准状况），则所消耗的HNO3的物质的量为 ________ 解：n(反应的HNO3)= n(被还原的HNO3)+ n(表现酸性的HNO3) = n(NOx) + 2n(Cu2+) = 5.6L/22.4L/mol+2ⅹ12.8g/64g/mol =0.65mol 0.65mol 金属与硝酸反应的计算 练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 金属与硝酸反应的计算 二、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电子的物质的量。 3Cu＋8H＋＋2NO3-===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 找准氧化剂还原剂的比例关系： ①从离子方程式入手【找实质】 ②从氧化产物、还原产物角度反推还原剂、氧化剂【找对应】 金属与硝酸反应的计算 例2：64gCu投入一定量浓硝酸中，铜完全溶解，共收集到22.4L气体。将此气体与一定体积的O2一起通入水中，恰好完全溶解，则O2的体积为（气体体积均按标准状况下计量）________ 因为 HNO3 NOx HNO3 Cu O2 所以 2n(Cu)=4n(O2 ) n(O2 )=n(Cu)/2 =0.5mol 反应步骤比较多 11.2L )得失电子守恒：金属失电子的物质的量＝n(NO2)＋3n(NO) 金属与硝酸反应的计算 练2：某二价金属与硝酸反应时，金属与硝酸所消耗的物质的量之比为2:5， 则HNO3的还原产物是 （ ） A.NH3 B.N2O C.NO D.NO2 解析:若二价金属(M)为2mol,生成2molM(NO3)2,未被还原的硝酸4mol,被还原的硝酸1mol,根据得失电子数相等,HNO3中N元素被还原成+1价, 答案为B。 B 金属与硝酸反应的计算 练3：将11.9 g由Mg、Al、Fe组成的合金投入足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72 L NO(标准状况下)，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg2+、Al3+、Fe3+完全转化为沉淀，则沉淀的质量为(　　) A．22.1 g B．27.2 g C．30 g D．无法计算 因为金属先与硝酸、再与碱反应： m(沉淀）=m(金属）+m(OH-） n(OH-）=n(转移的e-）[可由NOx求得] 所以m(沉淀）=11.9g+0.3mol×3×17g/mol =27.2g B 金属与硝酸反应的计算 (3)溶液中电荷守恒： 若向反应后的溶液中加入NaOH溶液恰好使Mx＋沉淀完全，此时溶质为NaNO3，则存在：n(Na＋)＝n(NO3-)＝n(HNO3)剩余＋xn[M(NO3)x]＝n(HNO3)总－n(NO)－n(NO2)。 2NaOH+Cu(NO3)2===2NaNO3+Cu(OH)2↓ 2NaOH+HNO3===2NaNO3+H2O 物料守恒（关系式法）： ①与氢氧化钠反应的物质=剩余硝酸＋硝酸盐 ②加入的硝酸=剩余的+酸性作用＋氧化作用 金属与硝酸反应的计算 3.将32.64 g铜与140 mL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11.2 L。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V mL a mol·L－1的氢氧化钠溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化为沉淀，则原硝酸的浓度为________mol·L－1(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________mol。 金属与硝酸反应的计算 金属与硝酸反应的计算 三、离子方程式法 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO 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H+或NO3-进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。 (4)离子方程式计算法: 若金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时， 如铜与硝酸反应，依据离子方程式3Cu＋8H＋＋2NO3- ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O反应比例， 先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO进行相关计算，且要符合电荷守恒。 金属与硝酸反应的计算 金属与混合酸 例3：向1L 0.1mol/L的HNO3和0.4mol/L的H2SO4的混合液中加入足量的铜粉，最多能溶解铜粉的质量为 ( ) 　 A.2.4g B.3.2g　 C.6.4g D.9.6g 解析:n(H+)=0.1+0.8=0.9(mol)；n(NO3-)=0.1mol 3Cu + 8H+ + 2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 3 8 2 ？ 0.9mol 0.1mol NO3-不足,溶解n(Cu)=0.15mol;m(Cu)=9.6(g) D 金属与硝酸反应的计算 练4：有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H2SO4和HNO3的物质的量浓度分别是4mol/L和2mol/L，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，待反应结束后，可产生标准状况下的气体的体积为（假设反应中HNO3的还原产物全部为 NO ) （） A .224 mL C .672 mL B .448 mL D .896 mL　 金属与硝酸反应的计算 4.某100 mL混合液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol·L－1和0.1 mol·L－1，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)为(　　) B A.0.15 mol·L－1 B.0.225 mol·L－1 C.0.35 mol·L－1 D.0.45 mol·L－1 金属与硝酸反应的计算 金属与硝酸反应的计算 练5：将4.8gCu粉和Mg粉的混合物加入600mL 1mol/L的HNO3溶液中充分反应，金属完全溶解，产生2.24L NO(标准状况)气体，向所得溶液中加入2mol/L的NaOH溶液至恰好沉淀完全，则 （1）生成的沉淀的质量为 g （2）消耗NaOH溶液的体积是 mL 9.9 250 金属与硝酸反应的计算 课堂小结 金属与硝酸反应的计算 答案　(1)5.824　(2)eq \f(aV×10－3＋0.5,0.14) (3)0.255 $