掌握方法快速突破硝酸计算

两个关系:起酸作用的硝酸和金属的关系;做氧化剂的硝酸和氮的氧化物气体的关系。

从常见的两个反应来分析:

参加反应的硝酸分两部分即起酸作用和起氧化剂作用, 而且起酸作用的硝酸物质的量是铜物质的量的2倍。起氧化剂作用硝酸的物质的量等于气体 (N O或N O2) 的物质的量

例:若将12.8g铜与一定量的浓硝酸反应, 铜消耗完后, 共产生气体5.6L (标准状况) , 则消耗的硝酸的物质的量是?

分析:∵n (Cu) =12.6/64=0.2mol

∴起酸作用的硝酸n (HNO3) =0.4mol

又∵N O和N O2总物质的量=5.6/22.4=0.25mol

∴起氧化剂作用的硝酸总物质的量=0.25mol

∴总共消耗硝酸总物质的量=0.4+0.25=0.65 mol

1 原子守恒

原子守恒是化学计算中最基础的思维方法, 它贯穿于整个高中化学计算中。其思想是反应前后原子个数是相等的。举例分析:

例:.将25.6 mg Cu与1.4×10-3 mol的浓硝酸恰好完全反应, 反应后收集到的气体在标准状况下的体积为多少? (假设反应中只产生N O或N O2)

分析:硝酸中的氮原子在反应后存在于两个地方, 即硝酸铜和气体中。据氮原子守恒得:参加反应的硝酸中的氮原子=硝酸铜中的氮原子+气体中的氮原子。

即n (硝酸) =2n (Cu) +n (气体)

1.4×10-3mol的浓硝酸中n (N) =1.4×10-3mol

25.6 mg Cu (即0.4×10-3mol) 完全反应, 必然生成0.4×10-3mol的硝酸铜, 则硝酸铜中的n (N) =0.8×10-3 mol。

所以气体中n (N) =n (气体) =1.4×10-3mol-0.8×10-3mol=0.6×10-3mol。

即:13.44mL.答案13.44mL。

2 得失电子守恒

得失电子守恒是指在氧化还原反应中氧化剂得到电子的数摸与还原剂失去电子的数目是相同的。

例:在Cu与稀硝酸反应中, 如果有1 mol硝酸被还原成NO, 则被氧化的铜的物质的量为多少?

分析:1mol HNO3中的N由+5价变到+2价, 得到电子3 m o l

x mol Cu由0价变到+2价, 失去电子2x mol

据得失电子守恒得2x=3 x=1.5mol。

此例是直接的氧化还原发应。得失电子守恒还可以用于间接氧化还原发应, 比如:

例:1.92g Cu投入到一定量的浓硝酸中, 铜完全溶解, 生成的气体的颜色越来越浅, 共收集到672mL的气体 (标准状况下) 。将盛有此气体的容器倒扣在水槽中, 通入标准状况下一定体积的氧气, 恰好使气体完全溶于水, 则通入的氧气的体积为多少mL?

分析:从反应的整个过程来看, Cu失去的电子先给硝酸中的氮原子变成氮的氧化物, 然后氮的氧化物又将电子给了氧气自己又变成了硝酸盐。即Cu失去的电子最终给了O2设通入的氧气的体积为xL, 则:

氧气得电子 (x/22.4) ×4Cu失去的电子 (1.92/64) ×2。

(1.92/64) ×2= (x/22.4) ×4解得:x=0.336 L=336ml。

3 一个离子方程式

在铜与稀硝酸反应中我们可以发现它们反应的实质是:

即NO3-在H+存在的条件下具有强氧化性, 所以在H N O3和H2S O4混合酸中或在KNO3和H2SO4的混合液中加铜片, 最终可以溶解铜的量就应该按照此离子方程式来分析N O 3-和H+量的多少, 以不足量为标准来计算。

例:在1 0 0 m L混合溶液中, H N O3和H2S O4的物质的量浓度分别是0.4mol/L, 0.1mol/L向该混合液中加入1.92g铜粉, 加热待充分反应后, 所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是多少?

分析:稀H2SO4与铜不反应, 但HNO3和铜反应完后溶液中还有N O3- (硝酸铜中) 和H+ (HNO3中) 而NO3-在酸性溶液中有强氧化性, 还可以使铜溶解。所以解答此题时应该用离子方程式求解。

所以x=3×0.06/8=0.0225mol c (Cu2+) =0.225 mol/L

我们不仅利用此离子方程式来进行计算, 有时好可以用来分析离子共存问题和一些判断题:

A.m1一定大于m2

B.m1一定等于m2

C.m1可能等于m2

D.m1可能大于m2

分析:铁铜混合物与不足量的硝酸反应后生成硝酸盐, 即溶液中的盐含有NO3-, 再加稀硫酸提供H+, 发生氧化还原反应, 会再溶解一部分金属。答案选A。

4 以上分析方法都是在硝酸计算中最基础的思维方法, 但这些方法不是独立的, 有时综合应用

例.将32g铜粉与140mL一定量浓硝酸恰好完全反应, 铜完全溶解, 反应后收集到的气体在标准状况下的体积为11.2 L. (假设反应中只产生NO或NO2) 请回答:

(1) NO的体积为mL;NO2的体积为mL。

(2) 待产生的气体全部释放后, 向溶液中加入vmL amol/L的NaOH溶液, 恰好使溶液中的Cu2+全部沉淀, 则原硝酸的浓度为amol/L。

(3) 欲使铜与硝酸反应生成的气体在溶液中完全转化为N a N O3, 至少需要3 0%的双氧水g。

解析: (1) 设反应中产生NO和NO2的物质的量分别为x、y。

3x+y= (32/64) ×2 (据得失电子守恒有)

解得x=0.25y=0.25所以NO和NO2体积分别是5.6L。

(2) 根据反应后的溶液中只有一种溶质N a N O 3, 设原硝酸的物质的量浓度为C

(由氮元素守恒) 则:0.14×C=10-3×v×a+11.2/22.4。

得原硝酸的浓度为:C= (10-3 va+0.5) /0.14。

(3) 从反应的整个过程来看, 铜在反应中失去电子最终被双氧水得到, 据得失电子守恒有。

摘要：硝酸是中学阶段必须掌握的三大强酸之一。硝酸与金属的计算又是其中的重点和难点, 其中涉及到的计算题解题方法繁多, 但主要抓住“两个守恒, 两个关系, 一个离子方程式”这种思维方法问题即可迎刃而解。

关键词：氧化剂的硝酸,氧化物气体的关系