一、從反應的本質看:
金屬與硝酸反應的實質是金屬與h+和no3- 共同作用.
例如:銅與稀硝酸反應的實質是:
3cu +8h+ +2no3- ===3cu2+ +4h2o +2no↑
fe2+與稀硝酸反應的實質是:
3fe2+ + 4h+ + no3- === 3fe3+ + 2h2o + no↑
例 1.銅粉放入稀硫酸溶液後,加熱後無明顯現象發生,當加入下列一種物質後,銅粉質量減少,溶液呈藍色,同時有氣體產生,該物質可能是( ) 。
a. fe2 (so4) 3 b. na2co3 c. kno3
解析: 銅不能與稀硫酸反應,但稀硫酸提供h+, 鹽提供no3-，構成強氧化條件，能溶解銅並產生氣體。答案選 c。
例2.鐵銅混合物加入不足量的硝酸,反應後,剩餘金屬m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振盪後, 剩餘金屬m2 g, 則m1與m2的關係是( )。
a. m1一定大於m2 b. m1一定等於m2 c. m1可能等於m2 d. m1可能大於m2
解析: 鐵銅混合物與不足量的硝酸反應後生成硝酸鹽,即溶液中的鹽含有no3-,再加稀硫酸提供h+,發生氧化還原反應,會再溶解一部分金屬。答案選a。
例3.已知fe2+可以水解: fe2+ +2h2ofe(oh) 2+2h+，現向fe(no3) 2溶液中加入足量的稀硫酸,則溶液的顏色( ) 。
a. 淺綠色加深 b.顏色變淺 c.溶液變黃 d.無法判斷
解析: 原fe (no3) 2溶液中含有no3-,再加入稀硫酸提供h+,發生氧化還原反應
3fe2+ + 4h+ + no3- === 3fe3+ + 2h2o + no↑ 溶液變黃,答案選 c
例4.在100 ml 混合溶液中, hno3 和 h2so4 的物質的量濃度分別是 0.4 mol/l, 0.
1 mol/l 向該混合液中加入 1.92 g銅粉,加熱待充分反應後,所得溶液中 cu2+ 的物質的量濃度是( )。
a. 0.15 b. 0.225 c. 0.35d. 0.45
解析: 題中告訴了hno3和h2so4的物質的量濃度,可以求出h+ 和no3- 的物質的量分別是 0.06 mol, 0.
04 mol, 0.03 mol cu,顯然要判斷過量, no3- 和cu 過量.按照 h+ 的量代入離子方程式計算.
答案選b。
二、從硝酸在反應中的作用:
參加反應的硝酸一部分顯酸性,生成硝酸鹽,另一部分作氧化劑,一般轉化為氮的氧化物(no或no 2),根據氮元素守恆解題。
例5.將25.6 mg cu 與1.4×10-3 mol 的濃硝酸恰好完全反應,反應後收集到的氣體在標準狀況下的體積為 ml。(假設反應中只產生no或no 2)
解析: 因為1 mol cu參加反應生成cu (no3)2對應2 mol hno3 顯酸性,所以25.6 mg cu 完全反應,必然有0.
8×10-3 mol 的硝酸顯酸性,其餘的硝酸中的氮全轉移到no或no2中,即有1 mol hno3 作氧化劑就有1 mol 氮的氧化物(no或no2)。答案13.44 ml.。
例6.將1.92 g 銅粉與一定量濃硝酸恰好完全反應,反應後收集到的氣體在標準狀況下的體積為 1120 ml。
(假設反應中只產生no或no 2)則消耗硝酸的物質的量為 mol。
a. 0.12 b. 0.11 c.0.09 d.0.08
解析: 因為0.03 mol cu 參加反應生成 cu(no3)2 對應 0.
06 mol hno3 顯酸性,0.05 mol 氮的氧化物(no或no2)對應0.05 mol hno3作氧化劑,所以共消耗硝酸0.
11 mol。 答案選b。
例7.為測定某銅銀合金的成分,將30 g 合金完全溶解於80 mol、濃度為 13.5 mol/l的濃硝酸中,合金完全溶解後,收集到6.
72 l(標準狀況下)的氣體 (假設反應中只產生no或no2),並測得溶液的ph=0 ， 假設反應後溶液的體積仍80 ml。
(1)被還原的硝酸的物質的量.
(2)合金中各金屬成分.
解析:(1)被還原的硝酸就是作氧化劑的硝酸,即生成的1 mol 氮的氧化物就對應 1 mol 被還原的硝酸:所以:
n=6.72/22.4=0.3 mol
(2)設合金中銅銀的物質的量分別為x、y則顯酸性的硝酸的物質的量為2x + y
因為ph=0則反應後溶液的氫離子濃度為1
64x+108y=30 ①
2x+y+6.72/22.4=0.08×13.5–0.08×1 ②(氮元素守恆)
解得x=0.3 y=0.1
例8.將6.4 g cu與80 mol/l 60 ml 的硝酸充分反應,銅完全溶解,反應後溶液中的h+ 的物質的量為a mol.
(假設反應中只產生no或no2),此時溶液中所含no3-的物質的量為 mol。
a. 0.28 b. 0.31 c. a+0.2 d. a+0.4
解析: 6.4 g cu反應後生成0.1 mol cu (no3)2,再加上 hno3 中的 no3- 。即得答案 c 。
三、從得失電子守恆的角度.
一般情況下:金屬失去的電子被+5價的氮得到,轉化為 no 或 no2 ,根據得失電子解題。
例 9.在cu與稀硝酸反應中,如果有1 mol 硝酸被還原,則被氧化的銅的物質的量為 mol。
a . 3/8 b. 8/3 c . 3/2 d. 2/3
解析: 設被氧化的銅的物質的量為x mol.則根據得失電子守恆有:1×(5-2)=2x
答案選c
例10.題見例7 (3) 求生成的氣體的成分。
解析: (2)已解出銅銀的物質的量分別為0.3 、 0.1,則 no 和 no2的物質的量的關係式為：
0.3×2+0.1×1=3n(no)+ n(no2) ①(得失電子守恆)
n(no)+ n(no2)=6.72/22.4 ②
解得n(no)=0.2 n(no2)=0.1
四、從反應始態和最終狀態看。
終態法的運用使許多複雜問題簡單化,在化學計算中具有非常重要的地位。
例11.銅鎂合金4.6 g 完全溶於濃硝酸中,若反應中硝酸被還原,只產生 4480 ml no2 氣體和 336 ml n2o4氣體(標準狀況下).
反應後的溶液中加足量naoh溶液,生成沉澱的質量為 g。
解析: 反應中銅鎂合金失去電子,最終轉化為 cu(oh)2 和 mg(oh)2 沉澱,比較始態和終態,固體增加的質量為oh-的質量,而oh-的物質的量等於轉移的電子的物質的量,再根據氣體計算轉移的電子的物質的量:
n=4480 ml /22400 ml·mol-1+(336 ml/22400 ml·mol-)×2=0.23 mol。
所以沉澱的質量為: 4.6+0.23×17=8.51 g
例12.1.92 g cu投入到一定量的濃硝酸中,銅完全溶解,生成的氣體的顏色越來越淺,共收集到 672 ml 的氣體(標準狀況下).
將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中,通入標準狀況下一定體積的氧氣,恰好使氣體完全溶於水,則通入的氧氣的體積為 ml。
a . 168b. 224c . 336d. 504
解析: 從反應的始態和最終狀態看,銅在反應中失去電子,氧氣在反應中得電子,設通入的氧氣的體積為x ml,則:
(1.92/64)×2=(x/22400) ×4 解得:x=336， 答案選c。
例13.將32.64 g 銅粉與140 ml 一定量濃硝酸恰好完全反應,銅完全溶解,反應後收集到的氣體在標準狀況下的體積為11.
2 l.(假設反應中只產生 no 或no2 )請回答:
(1)no的體積為 ml；no2的體積為 ml。
(2)待產生的氣體全部釋放後,向溶液中加入v ml a mol/l的 naoh 溶液,恰好使溶液中的 cu2+ 全部沉澱,則原硝酸的濃度為 a mol/l
(3)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在溶液中完全轉化為 nano3 ,至少需要30%的雙氧水 g。
解析:(1)設反應中產生no和no2的體積分別為x、y(據得失電子守恆有)
x+y=11.2① (x/22.4)×3+(y/22.4) ×1=(32.64/64)×2 解得x=5.824 l y=5.376 l
(2)根據反應後的溶液中只有一種溶質nano3 ,設原硝酸的物質的量濃度為c
（由氮元素守恆）則 0.14×c= 10-3 ×v×a + 11.2/22.4
得原硝酸的濃度為: c= (10-3 va +0.5)/0.14
(3) 從反應的始態和最終狀態看,銅在反應中失去電子,雙氧水在反應中得到電子,需要30%的雙氧水的質量為m 則(據得失電子守恆有):
(32.64/64)×2=〔(30%×m)/34〕×2解得:m=57.8 g
五、 從極限的角度.
硝酸與鐵反應,隨用量的不同,產物可能是 fe(no3)2 或 fe(no3)3 這時可用極限法解。
如果產生的氣體產物不單一,可能也要用極限法解。
例14.把22.4 g鐵完全溶解於某濃度的硝酸中,反應只收集到 0.3 mol no2 和0.2 mol no。
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