单质与硝酸反应的计算

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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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