第5章 拓展专题2 硝酸与金属反应的相关计算-【优学精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册教用课件（人教版）

该高中化学课件系统梳理硝酸与金属反应的相关计算，通过“思维模型-计算方法”体系整合核心知识，以金属作用分析、原子守恒等为框架，构建从反应原理到计算应用的逻辑网络。 其亮点在于融合科学思维与问题解决，设计分层对点训练，如用原子守恒解混合气体量计算，电子守恒分析沉淀与气体关系，助力学生掌握守恒法解题，提升科学思维能力，为教师提供系统复习工具。

拓展专题2　硝酸与金属反应的相关计算 1. 思维模型 化学·必修第二册 （1）原子守恒法 反应前所有的N元素只存在于HNO3中，反应后含N元素的物质有HNO3的还 原产物（假设有NO2、NO）和Cu（NO3）2，则有n消耗（HNO3）＝n （NO2）＋n（NO）＋2n[Cu（NO3）2]。 （2）得失电子守恒法 反应中失去电子的是参加反应的Cu：Cu－2e－ C ；得到电子的是 被还原的HNO3（假设还原产物为NO2、NO）：N ＋e－ NO2、N ＋3e－ NO。 2. 计算方法（以Cu与硝酸反应为例） 化学·必修第二册 ②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 完全转化为硝酸，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）。 ①根据得失电子守恒，则有2n（Cu）＝n（NO2）＋3n（NO）。 化学·必修第二册 （3）电荷守恒法 在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2＋，阴离子 只有N （此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H＋、OH－）；若HNO3 过量，溶液中的阳离子有Cu2＋和H＋，阴离子只有N 。则有①若HNO3不 过量：n（N ）＝2n（Cu2＋）；②若HNO3过量：n（N ）＝2n （Cu2＋）＋n（H＋）。 化学·必修第二册 （4）离子方程式计算法 金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中N 在硫酸提供H＋的 条件下能继续与金属反应，故此类题目应用离子方程式3Cu＋8H＋＋ 2N 3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O来计算。先作过量判断，然后根据完全反 应的金属或H＋或N 进行相关计算，且要符合电荷守恒。 化学·必修第二册 1. （应用原子守恒）向50 mL 14.0 mol·L－1浓硝酸中加入足量铜，充分反 应后收集到4.48 L（已换算成标准状况）NO和NO2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. 6.4 g B. 12.8 g C. 16.0 g D. 19.2 g √ 化学·必修第二册 解析：　Cu足量，硝酸完全反应，生成Cu（NO3）2、NO、NO2和H2O。 n（HNO3）＝0.05 L×14.0 mol·L－1＝0.7 mol，n（混合气体）＝ ＝0.2 mol。由氮原子守恒可知，0.7 mol＝n[Cu（NO3）2]×2 ＋0.2 mol，解得n[Cu（NO3）2]＝0.25 mol，由铜原子守恒可知，n （Cu）＝n[Cu（NO3）2]，则参加反应铜的质量为0.25 mol×64 g·mol－1 ＝16.0 g。 化学·必修第二册 2. （应用离子方程式）200 mL HNO3和H2SO4的混合溶液中，已知：c （H2SO4）＋c（HNO3）＝5.0 mol·L－1。则理论上最多能溶解铜的物质的 量为（　　） A. 0.6 mol B. 19.2 g C. 1.5 mol D. 51.2 g 解析：　由题可知，硝酸为稀溶液，3Cu＋8H＋＋2N 3Cu2＋＋ 2NO↑＋4H2O，当氢离子与硝酸根离子恰好完全反应时，能溶解铜的量最 多，即n（H＋）∶n（N ）＝4∶1，设混合溶液中硫酸的物质的量为x mol，则硝酸的物质的量为（1－x）mol，则（2x＋1－x）∶（1－x）＝ 4∶1，解得x＝0.6 mol，溶解铜的物质的量为0.6 mol。 √ 化学·必修第二册 3. （应用电子守恒）将Mg、Cu组成的2.64 g固体混合物投入适量稀硝酸 中恰好完全反应，收集还原产物NO气体（还原产物只有一种）。然后向反 应后的溶液中加入一定浓度的氢氧化钠溶液，使金属恰好沉淀完全，此时 生成沉淀的质量为4.68 g，则反应过程中收集到NO气体（标准状况下）的 体积为（　　） A. 8.96 L B. 0.896 L C. 4.48 L D. 0.448 L √ 化学·必修第二册 解析：　由题意知，金属失去电子的物质的量＝参加反应的OH－的 物质的量＝HNO3得到电子的物质的量，参加反应的OH－的物质的量为 ＝0.12 mol，n（NO）＝ ＝0.04 mol，所以反应过 程中收集到NO气体的体积（标准状况下）为0.04 mol×22.4 L·mol－1 ＝0.896 L。 化学·必修第二册 4. （应用电子守恒）将14 g铜银合金与足量的硝酸反应，放出的气体与标 准状况下体积为1.12 L的O2混合后再通入水中，恰好全部吸收，则合金中 铜的质量为（　　） A. 4.8 g B. 3.2 g C. 6.4 g D. 10.8 g 解析：　过程中，金属失去电子的物质的量等于氧气获得电子的物质的 量，标准状况下，n（O2）＝ ＝0.05 mol，设Cu、Ag的物质的 量分别为x、y，则根据质量列方程：64x＋108y＝14，根据得失电子守恒 列方程：2x＋y＝0.2，解得x＝0.05 mol、y＝0.1 mol，则m（Cu）＝ 0.05 mol×64 g·mol－1＝3.2 g。 √ 化学·必修第二册 5. 将6.4 g铜加入50 mL a mol·L－1的硝酸溶液中，铜全部溶解，得到NO2和 NO的混合气体。将反应后溶液稀释至100 mL，测得N 的浓度为3 mol·L －1。 （1）混合气体中NO2和NO的总物质的量为 mol（用 含a的式子表示）。 解析：因为得到NO2和NO的混合气体，说明原硝酸溶液为浓硝酸。发生的反应有：Cu＋4HNO3（浓） Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O和3Cu＋8HNO3（稀） 3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O。反应后溶液中含有n余（N ）＝0.1 L×3 mol·L－1＝0.3 mol，由N原子守恒得n（NO2）＋n（NO）＝n总（HNO3）－n余（N ）＝（0.05a－0.3）mol。 （0.05a－0.3）　 化学·必修第二册 （2）稀释后的溶液中H＋的物质的量浓度为 mol·L－1。 解析：n（Cu2＋）＝n（Cu）＝ ＝0.1 mol，因为与Cu2＋组合的n（N ）＝2n（Cu2＋）＝2×0.1 mol＝0.2 mol，由N原子守恒，故溶液中与H＋结合的n（N ）＝0.3 mol－0.2 mol＝0.1 mol，则c（H＋）＝ ＝1.0 mol·L－1。 1.0　 化学·必修第二册 （3）若标准状况下，NO2和NO的混合气体体积为2.24 L，则上题中a的值 是 ⁠。 解析：NO2和NO的混合气体的物质的量是0.1 mol，由（1）得n（NO2）＋n（NO）＝（0.05a－0.3）mol，即0.05a－0.3＝0.1，则a＝8。 8　 化学·必修第二册 6. 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）。 解析：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。 5.824　 化学·必修第二册 （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）。 解析：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知，表现酸性的HNO3和与Cu反应后可能剩余的n（HNO3）之和等于n（NaOH），表现氧化性的n（HNO3）＝n（NO）＋n（NO2），故原硝酸中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。 　 化学·必修第二册 （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。 解析：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。 0.255　 化学·必修第二册 $