第3章 第3节 微专题十 守恒法突破硝酸与金属反应的相关计算（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一化学必修第一册学习笔记（鲁科版 京粤闽皖豫宁陕专版）

本讲义聚焦硝酸与金属反应的相关计算这一核心知识点，先梳理反应规律，包括硝酸浓度对还原产物的影响及铁过量与少量时的不同产物，再系统介绍原子守恒、得失电子守恒等四种计算方法，搭建从反应原理到计算应用的学习支架。 该资料以守恒法为核心设计，通过铜与硝酸反应等例题及分层练习题，培养学生科学思维中的证据推理与模型建构能力，强化化学观念中物质变化遵循规律的认识。课中辅助教师高效教学，课后助力学生巩固计算技巧，查漏补缺。

微专题十　守恒法突破硝酸与金属反应的相关计算 1.硝酸与金属反应的规律 (1)硝酸与金属反应时，一部分被还原生成NO2(或NO)，另一部分起酸的作用生成硝酸盐，而且随着硝酸浓度的减小，其还原产物会由NO2变为NO。 (2)稀硝酸与铁反应时，反应产物与铁的量有如下关系： Fe(少量)+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O ① 3Fe(过量)+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O ② 即： 2.常用的计算方法 (1)原子守恒法 HNO3和金属反应时，一部分做氧化剂转化为氮氧化物(NOx)，另一部分起酸的作用，以N的形式存在于溶液中，NOx、N和消耗的HNO3有下列关系：n(HNO3)=n(NOx)+n(N)(N原子守恒)。 (2)得失电子守恒法 HNO3和金属反应时，HNO3得电子的物质的量和金属失电子的物质的量相等。 (3)电荷守恒法 当HNO3过量时，反应后溶液中(不考虑OH-)有c(N)=c(H+)+n·c(Mn+)(Mn+表示金属离子)。 (4)离子方程式计算法 当金属与H2SO4、HNO3的混合液[或H2SO4、M(NO3)n]反应时，一般根据离子方程式来计算，先做过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或N进行计算。 例　7.68 g铜与50 mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，产生的NO和NO2混合气体的体积为4.48 L(折算为标准状况下体积)。 请回答下列问题： (1)NO的体积为　　　　L，NO2的体积为　　　L。  (2)被还原的硝酸的物质的量是　　　　mol。  (3)硝酸的物质的量浓度是　　　　mol·L-1。  答案　(1)0.448　4.032　(2)0.2　(3)8.8 解析　n(Cu)==0.12 mol，n(混合气体)==0.2 mol。 (1)设n(NO2)=x mol，则n(NO)=(0.2-x) mol，可得 Cu2NO2 mol　　　x mol 3Cu　2NO (0.2-x) mol　　(0.2-x) mol 则+(0.2-x)=0.12，解得x=0.18， 则V(NO2)=0.18 mol×22.4 L·mol-1=4.032 L， V(NO)=4.48 L-4.032 L=0.448 L。 (2)HNO3被还原生成NO与NO2，故被还原的n(HNO3)=n(NO2)+n(NO)=0.2 mol。 故n(HNO3)=2n(Cu)+n(NO)+n(NO2)=2×0.12 mol+0.2 mol=0.44 mol，则c(HNO3)===8.8 mol·L-1。 1.在标准状况下将1.92 g铜粉投入一定量浓硝酸中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12 L，则混合气体中NO的体积为(　　) A.112 mL B.1 008 mL C.224 mL D.448 mL 答案　A 解析　混合气体的总物质的量为=0.05 mol，1.92 g铜粉的物质的量为0.03 mol。设NO的物质的量为n1 mol，则NO2的物质的量为(0.05-n1) mol，根据得失电子守恒得3n1+(0.05-n1)×1=0.03×2，解得n1=0.005，V(NO)=0.005 mol×22.4 L·mol-1=0.112 L=112 mL。 2.(2025·北京清华附中高一期末)将一定质量的铜完全溶于50 mL 11 mol·L-1的浓硝酸中， 生成0.2 mol NO2和NO的混合气体，并测得反应后溶液中H+的浓度为1 mol·L-1。假设反应后溶液的体积仍为50 mL，则金属铜的质量为(　　) A. 6.4 g B. 9.6 g C. 11.2 g D. 12.8 g 答案　B 3.(2025·宁波高一期末)取某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，向其中逐渐加入铁粉，产生气体的体积随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸被还原为NO气体，不考虑气体的溶解)。 回答下列问题： (1)C点溶液中的溶质为　　　　　　(填化学式)。  (2)OA段发生的离子方程式为　　　　　　　。  (3)原混合溶液中H2SO4的物质的量浓度为　　　　　　　　　 mol·L-1。  答案　(1)FeSO4　(2)Fe+N+4H+===Fe3++NO↑+2H2O　(3)2 4.(2025·蚌埠高一期末)一定质量的铜和氧化铜的混合物，恰好与200 mL 6 mol·L-1稀硝酸完全反应，同时收集到标准状况下4.48 L NO。计算原混合物中铜的质量分数。(假设反应前后溶液体积不变，保留3位有效数字) 答案　n(NO)==0.2 mol 3Cu+8HNO3===3Cu+2NO↑+4H2O 3　　　8　　　　　　　　　2 x　　　y　　　　　　　　 0.2 mol 2∶3=0.2 mol∶x， 解得x=0.3 mol， 2∶8=0.2 mol∶y，解得y=0.8 mol 与氧化铜反应的硝酸的量：n=0.2 L×6 mol·L-1-0.8 mol=0.4 mol CuO+2HNO3===Cu+2H2O 1　　　2 z　　　0.4 mol 2∶1=0.4 mol∶z，解得z=0. 2 mol w(Cu)=×100%≈54.5% 学科网（北京）股份有限公司 $