第5章 9 聚焦突破3 硝酸与金属反应的相关计算（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）不定项

1．原子守恒法

在Cu和硝酸的反应中，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，故n(HNO3)消耗＝n(NO2)＋n(NO)＋2n[Cu(NO3)2]。　

2．电子守恒法(以Cu和硝酸反应为例)

(1)参加反应的Cu(Cu－2e－―→Cu2+)失去电子，得到电子的是被还原的HNO3(假设还原产物为NO2、NO，NO＋e－―→NO2、NO＋3e－―→NO)。根据得失电子守恒，2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)。

(2)若将生成的氮氧化物与一定量的氧气共同通入水中，氮氧化物完全生成硝酸，由于开始时反应物为硝酸，中间生成了氮氧化物，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，故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NO(此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H＋、OH－)；若HNO3过量，则溶液中的阳离子有Cu2+和H＋，阴离子只有NO。

(1)若HNO3不过量，则n(NO)＝2n(Cu2+)。

(2)若HNO3过量，则n(NO)＝2n(Cu2+)＋n(H＋)。　

4．离子方程式法

金属与硫酸、硝酸的混合酸反应时，由于硝酸盐中的NO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来计算。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。

5．稀硝酸与铁反应的产物判断

Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O

3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

(1)≥4，产物为Fe(NO3)3。

(2)≤，产物为Fe(NO3)2。

(3)<<4，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。　

　

【突破集训】

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

解析：选C。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。

2．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(　　)

A．0.15 mol·L-1    B．0.225 mol·L-1

C．0.35 mol·L-1    D．0.45 mol·L-1

解析：选B。解答本题要从离子反应的角度来考虑，H2SO4提供的H＋可以和NO构成强氧化性环境，继续氧化铜单质。HNO3、H2SO4混合液中H＋的总物质的

量为0.06 mol，NO的物质的量为0.04 mol，Cu的物质的量为＝0.03 mol。Cu与稀硝酸发生反应：

3Cu ＋ 8H＋＋2NO===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O

3       8    2

        

H＋量不足，应根据H＋的物质的量来计算。

3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2+＋2NO↑＋4H2O

      8             3

　0.06 mol　　 　n(Cu2+)

n(Cu2+)＝0.06 mol×＝0.022 5 mol，c(Cu2+)＝＝0.225 mol·L-1。

3．14 g铜银合金与足量的硝酸反应，将放出的气体与标准状况下1.12 L O2混合后再通入水中，恰好全部被吸收。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：选B。分析整个过程，金属失去的电子最终由氧气获得，标准状况下，n(O2)＝＝0.05 mol，设Cu、Ag的物质的量分别为x、y，根据质量列方程：x×64 g·mol-1＋y×108 g·mol-1＝14 g，根据得失电子守恒列方程：2x＋y＝0.05 mol×4＝0.2 mol，解得x＝0.05 mol，y＝0.1 mol，故m(Cu)＝0.05 mol×64 g·mol-1＝3.2 g。

4．(双选)将质量为32 g的铜与150 mL的一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生标准状况下11.2 L NO和NO2的混合气体，将生成的混合气体与一定体积的氧气一起通入足量NaOH溶液中，气体恰好被吸收生成NaNO3。下列说法正确的是(　　)

A．标准状况下，通入O2的体积为11.2 L

B．向反应后的溶液中加NaOH，使铜沉淀完全，需要NaOH的物质的量至少为1.0 mol