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

该高中化学讲义通过思维导图系统梳理硝酸与金属反应计算的知识体系，将思维模型与原子守恒法、得失电子守恒法、电荷守恒法、离子方程式计算法等核心方法整合，清晰呈现守恒思想与解题步骤的内在联系，突出计算中的重难点分布。 讲义亮点在于“方法-应用”递进式练习设计，如应用原子守恒的硝酸与铜反应计算（第1题）、电子守恒的金属混合物沉淀与NO体积计算（第3题），培养科学思维中的证据推理与模型认知能力。基础学生可通过典型题掌握方法，优秀学生能深化综合应用，为教师实施分层教学提供精准支持。

拓展专题2　硝酸与金属反应的相关计算 【对点训练】 1.C　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。 2.A　由题可知，硝酸为稀溶液，3Cu＋8H＋＋2N3Cu2＋＋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。 3.B　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。 4.B　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。 5.（1）（0.05a－0.3）　（2）1.0　（3）8 解析：（1）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。 （2）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。 （3）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。 6.（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。 （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。 学科网（北京）股份有限公司 $ 拓展专题2　硝酸与金属反应的相关计算 1.思维模型 2.计算方法（以Cu与硝酸反应为例） （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。 ①根据得失电子守恒，则有2n（Cu）＝n（NO2）＋3n（NO）。 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）。 （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＋）。 （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＋＋2N3Cu2＋＋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。 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 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 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 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 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）。 （2）稀释后的溶液中H＋的物质的量浓度为　　　mol·L－1。 （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　　　　。 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）。 （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。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $