专题02 金属与硫酸、硝酸反应计算题（微专项课件）化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦金属与硫酸、硝酸反应的规律及计算，从金属活动性顺序和酸的性质切入，先梳理稀硫酸置换反应、浓硫酸与硝酸的强氧化性反应规律，再通过守恒法等计算方法搭建学习支架，帮助学生建立前后知识联系。 其亮点在于通过易错易混点辨析（如浓度对产物的影响）和典例精析，结合电子守恒、原子守恒等科学思维方法，培养学生证据推理与模型建构能力。采用讲练结合模式，学生能掌握计算技巧，教师可利用结构化资源提升教学效率。

第五章 化工生产中的重要非金属元素 专题02 金属与硫酸、硝酸反应计算题 人教版必修第二册 金属与硫酸反应的规律 1 内容导航 金属与硝酸反应的规律 2 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 3 知识导航 01 金属与硫酸、硝酸反应的规律 金属与硫酸反应的规律 1.金属与稀硫酸反应（非氧化性酸） (1)本质：金属活动性顺序表中排在H的金属与H+发生置换反应，H+被还原为H2。 (2)通式：M+nH+=Mn++n/2H2↑(M为活泼金属，金属活动性顺序表中前金属)。 注意：反应后溶液溶质为金属硫酸盐，SO42-不参与反应。 2.金属与浓硫酸反应（强氧化性酸） (1)本质：在浓硫酸中主要是以硫酸分子的形式存在，体现的是硫酸分子的性质。在硫酸分子中，存在+6价硫，很容易得电子被还原，所以具有很强的氧化性。 释·要点精讲 金属与硫酸反应的规律 2.金属与浓硫酸反应（强氧化性酸） (2)反应规律 ①Fe、Al的钝化：常温下，当Fe、Al等金属遇到浓硫酸时，会与浓硫酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象。 ②浓硫酸与不活泼金属反应 a.反应要加热，否则不反应； b.还原产物一般是SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐，非金属被氧化为高价态氧化物或含氧酸。 c.浓硫酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性。如：Cu+2H2SO4(浓) CuSO4 + 2H2O +SO2↑、 2Ag+2H2SO4 (浓) Ag2SO4+SO2↑+2H2O 释·要点精讲 金属与硫酸反应的规律 2.金属与浓硫酸反应（强氧化性酸） (2)反应规律 ③浓硫酸与活泼金属反应 a.加热条件下，Fe、Al能与浓硫酸反应生成硫酸盐和SO2，反应方程式为： ④随着反应的进行，浓硫酸浓度变小，一旦变为稀硫酸，不活泼金属与硫酸的反应就停止，活泼金属与硫酸的反应生成H2。 2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3 + 6H2O +3SO2↑ 2Al+6H2SO4(浓) Al2(SO4)3 + 6H2O +3SO2↑ 释·要点精讲 金属与硫酸反应的规律 易错易混点 01浓度不同，产物不同（最高频易错） ①浓硫酸（强氧化性）：常温下Fe、Al 遇浓硫酸钝化（表面生成致密氧化膜，不继续反应）；加热时 Cu、Zn 等反应，还原产物为SO2，不是H2。 ②稀硫酸（弱氧化性，H+体现）：活泼金属（Zn、Fe、Mg 等）反应生成 H2；Cu、Ag 等不与稀硫酸反应。 ③易错：随反应进行，浓硫酸变稀，产物由SO2逐渐变为H2，气体是二者混合物。 释·要点精讲 易错易混点 02金属活动性易错 ①排在 H 前的金属（Zn、Fe、Mg）与稀硫酸放H2；H 后金属（Cu、Ag）只和热的浓硫酸反应，不与稀硫酸反应。 ②Fe 与稀硫酸生成Fe2+，不是Fe3+；只有强氧化剂（浓硫酸、硝酸）才能把 Fe 氧化为Fe3+。 金属与硫酸反应的规律 释·要点精讲 易错易混点 03反应条件易错 ①钝化是化学变化，不是不反应；常温钝化，加热可反应。 ②铜与稀硫酸不反应，必须浓硫酸 + 加热才反应。 03计算类易错 ①浓硫酸参与反应时，一部分硫酸作氧化剂（生成SO2，一部分起酸的作用（成盐），不能全部当作氧化剂。 ②用电子守恒计算：金属失电子 =SO2、H2得电子，注意两种气体共存。 ③标况下气体体积计算，区分SO2、H2，不可直接按单一气体计算。 金属与硫酸反应的规律 释·要点精讲 【典例1】 （24-25高一下·广东汕头·期末）把一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L-1浓硫酸充分反应后，锌完全溶解，同时生成气体Y33.6 L（在标准状况下）。将反应后的溶液稀释到1 L，测得溶液中c(H＋)=0.1 mol·L-1。下列叙述不正确的是（ ） A．气体Y是SO2和H2的混合物 B．反应中共消耗锌78 g C．气体Y中SO2和H2的体积之比为1：4 D．反应中共转移电子3 mol B 金属与硫酸反应的规律 究·典例精析 【演练1】 （24-25高一下·广西·期末）现有4.8 g镁粉，加入一定量浓硫酸在加热条件下恰好完全反应，收集到的气体种数和在标准状况下体积分别为(　　) A．一种 4.48 L B．两种  4.48 L C．一种  1.12 L D．两种  1.12 L B 练·变式演练 解题技巧 1.抓反应本质：浓硫酸与 Zn、Mg 等活泼金属反应，开始生成SO2，浓度变稀后生成H2，气体为二者混合物。 3.定量计算：标准状况气体用Vm=22.4L/mol换算物质的量，联立方程求两种气体比例。 2.巧用守恒法：优先用电子守恒，金属失电子总数 = 气体得电子总数；再用原子守恒计算剩余SO42-，结合硫元素守恒分析SO2量。 4.易错提醒：浓硫酸随反应进行变稀，产物改变；电子转移数由金属物质的量直接确定，简化计算。 练·变式演练 02 金属与硝酸反应的规律 金属与硝酸反应的规律 ①硝酸的强氧化性规律 a.硝酸越浓，温度越高，其氧化性越强。 b.与硝酸反应时，还原剂一般被氧化成最高价态。 ②金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，活泼金属与极稀HNO3反应，HNO3可被还原成N2O、NH4NO3等。 a.不活泼金属Cu和浓、稀硝酸的反应： 3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 释·要点精讲 金属与硝酸反应的规律 ②金属与HNO3反应一般不生成H2，浓HNO3一般被还原为NO2，稀HNO3一般被还原为NO，活泼金属与极稀HNO3反应，HNO3可被还原成N2O、NH4NO3等。 b.Fe、Al的钝化：常温下，当Fe、Al等金属遇到浓硝酸时，会与浓硝酸发生反应，表面生成一层致密的氧化物薄膜而出现“钝化”现象,加热条件下，Fe、Al能与浓硝酸反应生成硝酸盐和NO2，反应方程式为： Fe+4H2SO4(浓) Fe(NO3)3 + 2H2O +3NO2↑ Al+4H2SO4(浓) Al(NO3)3 + 2H2O +3NO2↑ 注意：稀硝酸无此性质。 c.硝酸与铁反应时，产物符合以下规律 释·要点精讲 金属与硝酸反应的规律 ③随着反应的进行，浓硝酸浓度变小，一旦变为稀硝酸，还原产物将由NO2变为NO。 ④硝酸与金属反应时，既表现酸性又表现强氧化性。 释·要点精讲 易错易混点 01浓度不同，还原产物不同（核心易错） ①浓HNO3：还原产物主要为NO2；稀HNO3：还原产物主要为NO；极稀硝酸可生成N2O、N2、NH4+。 ②易错：反应进行时硝酸变稀，产物改变，气体常为 NO2和NO混合气体，不能只按单一产物计算。 常温下，Fe、Al 遇浓硝酸钝化（化学变化，生成致密氧化膜），不持续反应；加热条件下可正常反应；Cu 不发生钝化，常温即可与浓硝酸反应。 金属与硝酸反应的规律 02钝化规律易错 释·要点精讲 易错易混点 03金属产物易错 ①Fe 与足量硝酸生成Fe3+；Fe 过量时生成Fe2+。 ②硝酸氧化性极强，任何金属与硝酸反应都不生成H2，这是最典型易错点。 金属与硝酸反应的规律 04硝酸作用易错 硝酸既表现强氧化性（被还原为氮氧化物），又表现酸性（生成硝酸盐），只有部分 N 原子被还原，计算时不能全部当作氧化剂。 释·要点精讲 易错易混点 06守恒计算易错 ①电子守恒：金属失电子总数 = 氮元素得电子总数。 ②硝酸氧化性极强，任何金属与硝酸反应都不生成H2，这是最典型易错点。 金属与硝酸反应的规律 05混合酸与后续加酸易错 ①稀硫酸 + 硝酸混合液：NO3-在H+存在下氧化性极强，优先氧化金属。 ②原子守恒：沉淀完全时，Na+物质的量 = 总NO3-物质的量，注意区分被还原和未被还原的硝酸。 ③气体与氧气通入水中恰好生成硝酸：金属失电子 = O2得电子，可跳过复杂气体计算。 释·要点精讲 【典例2】 （25-26高一上·北京·月考）mg铜被一定量浓硝酸恰好完全溶解，得到硝酸铜溶液，产生标准状况下V1LNO2和V2LNO的混合气体(假设气体完全逸出)，这些气体与标准状况下混合后通入水中，所有气体恰好完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入V3mL5mol/LNaOH溶液至恰好完全沉淀。相关数据正确的是（　　） A．m =6.4 B．V1=4.48 C．V2=4.48 D．V3=80 A 金属与硝酸反应的规律 究·典例精析 【演练2】 （24-25高一下·广东深圳·期中）现将19.2 g Cu投入0.9mol浓硝酸中，恰好完全反应，生成的气体标况体积为(　　) A．小于6.72L B．6.72 L C．8.96 L D．13.44 L A 练·变式演练 解题技巧 1.巧用电子守恒：Cu 失电子总数 =HNO3被还原为氮氧化物得到的电子总数；气体最终被氧气氧化为硝酸时，氮氧化物失电子总数 = O2得电子总数，间接建立 Cu 与O2的关系。 3.浓度影响：浓硝酸随反应变稀，还原产物由NO2转为NO，混合气体体积小于纯NO2的理论值。 2.运用电荷 / 原子守恒：加入 NaOH 恰好沉淀时，NO3-物质的量与Na+相等，快速求铜的质量。 4.优先用守恒法列式，避开分步写方程式，简化复杂计算。 练·变式演练 03 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 1.电子守恒法（核心方法） (1)原理：金属失去的电子总数=酸中被还原元素得到的电子总数。 (2)应用：计算还原产物的物质的量、金属的化合价、反应的酸的用量等。 2.原子守恒法 (1)N原子守恒：适用于硝酸与金属反应，反应前HNO3中的N原子，一部分存在于硝酸盐中，一部分存在于还原产物中，即n(HNO3)总=n(NO3-)剩余+n(NO3-)反应后溶质+n(N)还原产物。 (2)S原子守恒：适用于浓硫酸与金属反应，反应前H2SO4中的S原子，一部分存在于硫酸盐中，一部分存在于还原产物中，n(H2SO4)总=n(SO42-)剩余+n(SO42-)反应后溶质+n(S)还原产物。 释·要点精讲 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 3.极值法 适用于金属混合物与酸反应的计算，假设混合物全部为某一种金属，计算两个极值，实际值介于两者之间。例如：Mg、Al混合物与稀硫酸反应，可分别假设全部为Mg或Al，计算生成H2的量的范围。 4.电荷守恒法 HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)则有：c(NO3-)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子) 释·要点精讲 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 5.金属与硝酸反应计算问题的思维模型 释·要点精讲 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 01金属混合物与酸反应的计算 【典例3】 （24-25高一上·黑龙江哈尔滨·期中）将一定质量的Mg和Al的混合物投入500 mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。则下列说法正确的是 (　　) A．Mg和Al的质量比为3：4 B．生成的H2的体积为10.08 L C．NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L D．硫酸的物质的量浓度为0.5 mol/L C 究·典例精析 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 01金属混合物与酸反应的计算 【演练3】 （25-26高三上·天津南开·月考）将1.52g铜镁合金完全溶解于50mL某浓度硝酸中，得到和混合气体1120mL(标准状况)，当向反应后溶液中加入640mL NaOH溶液时，金属离子全部转化为沉淀，测得沉淀的质量为2.54g。下列说法中正确的是 (　　) A．该合金中铜与镁的物质的量之比是1∶2 B．所得沉淀物质的量为0.32mol C．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是20% D．该硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol/L D 究·典例精析 解题技巧 1.活用三大守恒：电子守恒，金属失电子 = 气体得电子；电荷守恒，沉淀完全时Na+与阴离子电荷相等；质量守恒，沉淀质量 = 金属质量 + 氢氧根质量。 3.分步拆解：先求金属物质的量，再结合气体体积、沉淀质量联立计算。 2.图像分析法：读懂起点、拐点、终点含义，拐点为金属离子完全沉淀，后续溶解为Al(OH)3溶于强碱。 4.避开误区：未指明标准状况不能直接用气体摩尔体积；硝酸反应时，硝酸既作酸又作氧化剂，需分开计算。 练·变式演练 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 02金属与混合酸(HNO3、H2SO4)反应的计算 【典例4】 （25-26高一上·福建厦门·月考）向400 mL稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列说法错误的是 (　　) A．A点溶液中的溶质为Fe2(SO4)3和H2SO4 B．AB段的反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+ C．反应中生成的n(NO)：n(H2)=1：2 D．最终溶液中溶质的物质的量浓度约为1 mol·L-1 C 究·典例精析 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 02金属与混合酸(HNO3、H2SO4)反应的计算 【演练4】 （2025·辽宁沈阳·二模）向含有x mol HNO3和y mol H2SO4的混合稀溶液中缓慢加入铁粉，其氧化产物与所加铁粉的物质的量的关系如图所示。下列说法错误的是 (　　) A A．反应至c点时，可收集到气体4.48 L(标准状况) B．向b点所得溶液中加入Cu粉，最多可溶解铜1.92 g C．x=0.1，y=0.2 D．Oa段发生反应的离子方程式： 究·典例精析 解题技巧 1.牢记反应先后顺序：Fe与H+、NO3-生成NO与Fe3+，NO3-耗尽后，Fe还原Fe3+为Fe2+，最后Fe与H+生成H2。 3.图像分析：明确各拐点含义，区分NO、Fe3+、H2生成阶段。 2.巧用守恒法：结合电子守恒、原子守恒，根据铁的消耗量计算气体、离子物质的量。 4.易错点：混合酸中NO3-在酸性条件下氧化性强于H+，优先参与反应，不可直接认为先产生H2。 练·变式演练 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 03硝酸与金属反应后，再加入酸的计算 【典例4】 (24-25高一下·浙江湖州·期末）向18g铜和铁的混合物中加入200mL稀硝酸，充分反应得到溶液甲和2.24LNO，固体减少8.4g；继续加入200mL等浓度的稀硝酸，固体完全溶解，得到溶液乙和2.24LNO，溶液乙不含Fe3+且加入VmL1mol/LNaOH溶液恰好可将所有金属离子沉淀完全(气体体积均在标准状况下测定)。下列说法不正确的是 (　　) A．减少的8.4g金属为铜和铁 B．稀硝酸的物质的量浓度为2.0mol/L C．加入的NaOH溶液体积V的值为600 D．向溶液乙中再加200mL稀硝酸，又得到标准状况下1.12LNO A 究·典例精析 金属与硫酸、硝酸反应的计算方法 03硝酸与金属反应后，再加入酸的计算 【演练4】 （24-25高一上·湖北·期末）将一定质量的铜粉加入到100 mL某浓度的稀硝酸中，充分反应后，容器中剩有m1 g铜粉，此时共收集到NO气体560 mL(标准状况)。然后向上述混合物中加入足量稀硫酸至不再反应为止，容器仍剩有铜粉m2 g，则(m1-m2)为 (　　) A A．7.2 B．2.4 C．0 D．缺少条件，无法计算 究·典例精析 解题技巧 1.明确反应本质：硝酸根在酸性条件下仍有强氧化性，剩余NO3-遇加入的H+可继续氧化 Cu、Fe，是解题关键。 3.分步拆解：先分析金属、气体物质的量，再结合后续加酸反应，计算剩余固体质量差。 2.活用守恒思想：利用电子守恒，金属失电子 = NO 得电子；电荷守恒，沉淀完全时Na+总量等于硝酸根总量，快速求浓度、体积。 4.易错提醒：不可认为硝酸反应完，只要有NO3-和H+，氧化还原反应就能继续进行。 练·变式演练 感谢 您的聆听 THANKS 人教版必修第二册 $