高中化学 专题讲座(六)金属与硫酸和硝酸反应的计算 鲁科版必修.doc

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1、金属与硫酸和硝酸反应的计算1．反应通式。M＋H2SO4(浓)―→M(SO4)n＋还原产物＋H2O3M＋4xHNO3(稀)===3M(NO3)x＋xNO↑＋2xH2OM＋2xHNO3(浓)===M(NO3)x＋xNO2↑＋xH2Ox为金属的化合价。由以上两通式可以看出，稀硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的。2．还原产物。浓硫酸―→SO2浓硝酸―→NO2稀硝酸―→NO(HNO3越稀，还原产物的价态越低，如Zn和很稀的HNO3反应，还原产物可能是NH4NO3)。3．溶液中的酸。(1)起氧化性作用的酸转化为气体(

2、NO、NO2、SO2等)，起氧化性作用的酸的物质的量等于生成气体的物质的量。(2)起酸性作用的酸转移到生成物的盐中，其物质的量可以由阳离子的物质的量求得。(3)没参加反应的酸，可根据溶液中H＋的物质的量求得。4．常用方法。(1)电子守恒法。硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。(2)原子守恒法。硝酸与金属反应后，一部分以NO的形式存在，一部分转化为还原产物(NO、NO2等)，这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量相等。以Cu与硝酸反应为例来说明：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2

3、NO2↑＋2H2O反应中转移的n(e－)＝2n(Cu)＝n(NO2)，消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)。3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O反应中转移的n(e－)＝2n(Cu)＝3n(NO)，消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO)。若还原产物为NO2和NO的混合气体，则反应中转移的n(e－)＝2n(Cu)＝n(NO2)＋3n(NO)，消耗的n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)＋n(NO)。5．金属与稀硝酸和稀硫酸的混合酸反应。金属与硝酸和硫酸的混合酸反应时，金属

4、与硝酸反应生成的硝酸盐在酸性条件下，相当于稀硝酸，金属会继续被NO氧化，故计算有关物质的量时，要按离子方程式进行。例如，Cu与硝酸和硫酸的混合酸反应时，要按离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O进行计算。一般有以下几种情况：3Cu～　2NO～8H＋　被还原的HNO3量　被氧化的Cu量①足量　不足　足量　HNO3总量　　　　n(HNO3)②不足　足量　足量　n(Cu)　　　　　Cu总量③足量　足量　不足　n(H＋)　　　　　n(H＋)由此看出，在不同的情况，HNO3可部分被还原，也可全部被还原，Cu也是可部分或可全部被氧化。[练

5、习]________________________________________1．38.4mgCu与适量的浓硝酸反应，Cu全部反应后，共收集到22.4mL气体(标准状况下)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是(　　)A．1.0×10－3molB．1.6×10－3molC．2.2×10－3molD．2.4×10－3mol解析：Cu跟浓硝酸反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。随着反应的进行，浓硝酸会逐渐变成稀硝酸，反应则变为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。方法一：极端假

6、设法n(Cu)＝＝6.0×10－4mol若38.4mgCu全部与浓硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸为：6.0×10－4mol×4＝2.4×10－3mol；若38.4mgCu全部与稀硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸为：6.0×10－4mol×＝1.6×10－3mol。事实上Cu先与浓硝酸反应，浓硝酸变稀后，又与稀硝酸反应。消耗的硝酸应在1.6×10－3mol和2.4×10－3mol之间。观察选项，可知应选C。方法二：物料守恒法参加反应的硝酸一部分作酸，一部分作氧化剂被还原(其中一部分被还原为NO2，另一部分被还原为NO)。n(HNO3)＝n[HNO3(作酸)]

7、＋n[HNO3(作氧化剂)]＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO2)＋n(NO)＝2×＋＝2.2×10－3mol。答案：C2．6.4gCu与过量硝酸(amol·L－1，30mL)充分反应。硝酸的还原产物只有NO2、NO。反应后溶液中含H＋为0.1mol。(1)此时溶液中所含NO为________mol。(2)求生成的气体中NO2和NO的物质的量各为多少(用含有a的式子表示)?解析：设生成气体中NO2、NO的物质的量分别为x、y，则由题意得以下方程组：解之得：x＝(0.045a－0.55)moly＝(0.25－0.015a)mol。答案：(1)0.3　(2)(

8、0.045a－0.55)mol　(0.25－0.01