金屬與硝酸反應有關(guān)計算的解題技巧

1、金屬與硝酸反應有關(guān)計算的解題技巧金屬與硝酸的反應是一類典型的氧化還原反應，其有關(guān)計算涉及知識面廣，對初學這部分內(nèi)容的同學來說難度較大。本文旨在總結(jié)其中的解題規(guī)律和技巧。一、指導思想1、由濃變稀的思想金屬與一定量的濃硝酸反應時，由于隨著反應過程中硝酸的不斷消耗、加上反應生成的水不斷增加，硝酸的濃度逐漸降低。金屬與濃稀硝酸的反應產(chǎn)物是不一樣的。所以一定要注意：當題目中濃硝酸是定量或適量時，要考慮酸由濃變稀的問題。2、氮元素的守恒思想硝酸和不活潑金屬反應一般生成硝酸鹽和氮氧化物，在此硝酸擔當了兩個角色，一是酸二是氧化劑。如果分別知道了二者的物質(zhì)的量，也就知道了總消耗的硝酸的物質(zhì)的量。如：3Cu+8H

2、NO3=3Cu(NO3)2+2NO?+4H2O反應中，當3mol銅和8mol硝酸反應時，作為酸的硝酸的物質(zhì)的量=6mol,即金屬的物質(zhì)的量與金屬的化合價的乘積(3molX2),作為氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量=2mol,即NO的物質(zhì)的量。2mol+6mol=8mol,就是硝酸的總物質(zhì)的量。特別提出的是：當銅和濃硝酸反應氣體產(chǎn)物是NO2時，同樣存在作為氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量等于氣體的物質(zhì)的量的定量關(guān)系。也就是說，當硝酸由濃變稀得到NO和NO2的混合氣體產(chǎn)物時，也同樣存在上述1:1的定量關(guān)系。在這里體現(xiàn)了N元素守恒的思想。二、典例解析1、元素守恒法例1、38.4mg銅跟適量的濃硝酸反應，銅全部作用后，共

3、收集到22.4mL氣體(STP),反應消耗的硝酸的物質(zhì)的量可能是：_3_3_3_-3A.1.0103molB.1.6103molC.2.2X03molD.2.4103mol解析：由題意知，濃硝酸是適量的，存在由濃變稀的問題。即氣體可能是NO和NO2的混合物。但這并不影響解題。由N元素守恒的思想可將硝酸一分為二：一是作為酸的硝酸的物質(zhì)的量=金屬的物質(zhì)的量履屬的化合價=38.4/6420103mol;二是作為氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量=22.4/22.4103mol,二者之和為2.2103mol,即反應消耗的硝酸的物質(zhì)的量。2、電子守恒法例2、某金屬單質(zhì)跟一定濃度的硝酸反應，假定只產(chǎn)生單一的還原產(chǎn)物.

4、當參加反應的單質(zhì)與被還原硝酸的物質(zhì)的量之比為2:1時，還原產(chǎn)物是()A.NO2B.NOC.N2OD.N2解析：一般的講，常見的金屬的化合價由+1、+2、+3三種情況。當金屬和硝酸反應時，二者得失電子數(shù)目一定相等。由題意知，金屬失電子數(shù)=24屬的化合價，設硝酸的還原產(chǎn)物中氮元素的化合價為x,則氮元素得電子數(shù)目=1X(5-x)。因此有：2瞼屬的化合價=1X(5x),分三種情況討論：當金屬的化合價為+1時，x=3(無答案)，當金屬的化合價為+2時，x=1(答案C),當金屬的化合價為+3時，x=-1(無意義)。3、極限法例3、鎂鐵混合物4.9g,溶解在過量的某濃度的稀硝酸中，完全反應后得到標準狀況下氣

5、體2.24L(假設氣體全為NO)。若向反應后的溶液中加入足量的燒堿，則可生成沉淀的質(zhì)量是()A.6gB.8gC.10gD.12g解析：金屬完全溶解最終轉(zhuǎn)化為沉淀?？捎脴O限思想求出沉淀的取值范圍。第一步，假設金屬全部是Mg，則沉淀為Mg(OH)2,由Mg-Mg(OH)2知：沉淀的質(zhì)量=mMg(OH)2=4.9g/24gmol1>58gmol1=11.8g。第二步，假設金屬全部是Fe,同樣道理得到沉淀的質(zhì)量=mFe(OH)3=4.9g/56gmol1X107gmo1=9.36g。即沉淀的取值范圍為：9.36g<m<11.8g,結(jié)合答案知m=10g。當然此題也可用守恒法解決。過程如

6、下：解法二：沉淀為Mg(OH)2和Fe(OH)3的混合物，可將沉淀分為兩部分：一是Mg2+、Fe3+,二是OH,前者質(zhì)量和即金屬混合物的質(zhì)量，后者質(zhì)量由以下二式：Mg(NO3)2一Mg(OH)2Fe(NO3)3一Fe(OH)3可以看出：OH是替代NO3一而來，而Mg2+、Fe3+結(jié)合NO3一的物質(zhì)的量即金屬失電子的物質(zhì)的量，也就是N元素得電子的物質(zhì)的量。據(jù)題意知：N元素得電子的物質(zhì)的量=nNOX(52)=0.1mol3=0.3mol,故nOH-=ne-=0.3mol,則：mOH-=0.3mol17gmol1=5.1g。所以沉淀的質(zhì)量m=4.9g+5.1g=10g。三、遷移運用1、鎂鐵混合物2.

7、45g,溶解在一定量某濃度的稀硝酸中，完全反應后得到標準狀況下氣體1.12L(假設氣體全為NO)。若向反應后的溶液中加入足量的燒堿，則可生成沉淀的質(zhì)量是()A.3gB.4gC.5gD.6g2、mg鐵屑與含有ngHNO3的溶液恰好完全反應。(1)、若m：n=1：2.7,該反應的化學方程式為。(假設還原產(chǎn)物只有一種，且只生成一種鹽)(2)、若含ngHNO3的稀溶液，恰好使5.6g鐵粉完全溶解，有n/4gHNO3被還原成NO(無其他還原產(chǎn)物)則n值不可能是()A.12.6B.16.8C.18.9D.25.2答案：1、C2、(1)5Fe+12HNO3=5Fe(NO3)2+N2?+6H2O(2)A(第1

8、題解析：例3中硝酸過量決定了Fe只能被氧化為Fe3+。而遷移運用1中由于稀硝酸的量不確定，F(xiàn)e可能被氧化為Fe2+,也可能被氧化為Fe3+,此時因不知二者的比例難以確定沉淀的成分而無法求解。但用守恒法則避開了這個矛盾。沉淀的質(zhì)量=金屬的質(zhì)量+N元素得電子的物質(zhì)的量XOH一的摩爾質(zhì)量=2.45g+0.053X17g=5g。(第2題解析：參加反應的Fe與HNO3的物質(zhì)的量之比為1/56:2.7/63=5:12,討論：若生成Fe(NO3)3,M5molFe能結(jié)合15molNO3,故HNO3不足，因此生成Fe(NO3)2,則生成鹽的HNO3為5molX2=10mol,故作氧化劑的HNO3為：12mol10mol=2mol。設HNO3中氮元素降x價，則5X2=2X,x%=5還原產(chǎn)物應為N20反應方程式：5Fe+12HNO3=5Fe(NO3)2+N2t+6H2O。第二步中Fe和HNO3可發(fā)生如下反應：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NS