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高二化学复习:单质与硝酸反应的计算


  一、计算依据

  Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

  3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

  C+4HNO3(浓)=== CO2↑+4NO2↑+2H20

  1、 金属反应中硝酸的作用是:酸性和氧化性。

  2、 非金属反应中硝酸的作用是:氧化剂。

  3、 金属和硝酸反应中几种量的关系:

  加入的硝酸的物质的量n(总 HNO3),参加反应的硝酸n(参加HNO3),未参加反应的硝酸n(未参加HNO3),氧化剂作用的硝酸n(氧化剂HNO3),仅起酸性作用的硝酸n(酸HNO3),参加反应的铜n(Cu),硝酸铜n〔Cu(NO3)2〕,

  n(氧化剂HNO3)=n(NOX)

  n (参加HNO3)

  n(总HNO3) n(酸HNO3)=2n(Cu2+)= n(Cu)

  n(未参加HNO3)=n(H+)

  4、 利用好守衡

  (1)电子得失守衡,(2)N、Cu原子守衡,(3)电荷守衡 ,

  5、注意两点

  1、2NO2=N2O4

  2、硝酸盐中加入非氧化性酸,溶液有稀硝酸的性质。

  二、例题

  1、 某单质与量的浓硝酸反应,若参加反应的单质和硝酸的物质的量的比为1:4,则该元素在反应生成物中的化合价为()

  A、+2, B、+3, C、+4, D+5

  分析:单质可能是金属也可能是非金属

  设单质生成物的化合价为+a ,根据电子得失守衡,

  金属 1mol×a=(4-2×a)mol×1 a=2 。

  非金属 a×1mol=1×4mol a=4

  ∴ 选AC

  2、 Mg和某浓度的硝酸反应,消耗的物质的量比为4:10。

  则硝酸的还原产物为()

  A、NH4NO3, B、N20, C、NO, D、NO2

  分析:起酸性作用的硝酸的NO3-以盐的形式存在于生成物中,若还原产物为NH4NO3时,起酸性作用的硝酸的NO3-存在于Mg(NO3)2和NH4NO3中;若还原产物为N2或氧化物,则起酸性作用的硝酸的NO3-仅存在于Mg(NO3)2中。根据电子得失守衡:设还原产物的N的化合价为a

  4mol×2=(10-4×2)mol×(5-a) a=+1 或 还原产物中N的化合价为-3价,4mol×2=(10-4×2-1)mol×1 , 合理。

  选AB。

  3、1.92gCu粉与一定量的浓硝酸反应,当铜粉完全反应时,收集到标准状况得气体1.12L,则所消耗硝酸的物质的量为()

  A、0.12mol, B、0.11mol, C、0.09mol , D、0.08mol

  分析:n(Cu)=1.92g/64g.mol-1=0.03mol

  n(NOX)=1.12L/22.4L.mol-1=0.05mol

  n(参加HNO3)=2n(Cu)+n(NOX)=2×0.03mol+0.05mol

  =0.11mol

  选B

  4.为了测定某铜银合金的成分,将30.0g合金溶于80ml13.5mol/L的浓硝酸中,待合金完全溶解后,收集到标况气体6.672L,并测得溶液的C(H+)=1moL.L-1,假设反应后溶液的体积仍为80ML,计算:

  (1) 被还原的硝酸的物质的量。

  (2) 合金中银的质量分数。

  分析:(1)还原产物为NO2或NO、NO2的混合物,因此被还原的硝酸的物质的量即为气体的物质的量,6.72L/22.4L.mol-1=0.3mol。

  (2)C(H+)=1mol.L-1,所以硝酸过量,参加反应的硝酸为

  13.5mol.L-1×0.080L-1mol.L-1×0.080L=1mol.

  设合金中铜为Ymol,银为Xmol,则

  108X+64Y=30 解得 X=0.1

  X+2Y+0.3=1 Y=0.3

  0.1mol×108g.mol-1

  ω(Ag)= ×100%=36%

  30g

  5、将32.64g铜与140ml一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的NO和NO2的混合气体在标准状况下的体积为11.2L,请回答:

  (1) NO、NO2在标准状况下的体积各为多少?

  (2) 待产生的气体完全释放后,向溶液中加入Vmlamol/L的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀,则原硝酸的物质的量浓度为多少?

  (3) 欲使上述气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水的质量为多少?

  分析:(1)n(Cu)=32.64g/64g.mol-1=0.51mol,

  n(NO)+n(NO2)=11.2/22.4mol=0.5mol

  3n(NO)+n(NO2)=2n(Cu)=0.51×2mol(电子守衡)

  n(NO)= 0.26mol n(NO2)=0.24mol

  V(NO)= 5.8L V(NO2)=5.4L

  (2) 酸可能剩余,当Cu2+恰好完全沉淀,反应为

  HNO3+NaOH=NaNO3+H2O

  Cu(NO3)2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaNO3

  ∴反应后溶液中n(NO3-)=n(Na+)=n(NaOH)=V×10-3×amol

  n(HNO3)=Va×10-3mol+0.5mol

  C(HNO3)=n(HNO3)/0.14L=(Va×10-3+0.5)mol/0.14L

  =(Va+500)/140mol.L-1

  (3) NO H2O2

  NO2 NaNO3

  ∴NO和NO2失电子的物质的量=H2O2得电子的物质的量。

  设需30%的双氧水的质量为X,

  30%X

  ×2=10.2mol , X=57.8g

  34g.mol –1


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