例2.铁铜混合物加入不足量的硝酸,反应后,剩余金属m1g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后, 剩余金属m2g, 则m1与m2的关系是( )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解析: 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。
A. 0.15 B. 0.225 C. 0.35 D. 0.45解析: 题中告诉了HNO3和H2SO4的物质的量浓度,可以求出H+和NO3-的物质的量分别是 0.06 mol, 0.04 mol, 0.03 mol Cu,显然要判断过量, NO3-和Cu 过量.按照 H+的量代入离子方程式计算.答案 选B。
二、从硝酸在反应中的作用:
参加反应的硝酸一部分显酸性,生成硝酸盐,另一部分作氧化剂,一般转化为氮的氧化物(NO或NO 2),根据氮元素守恒解题。例5.将25.6 mg Cu 与1.4×10-3mol 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ml。(假设反应中只产生NO或NO2)解析: 因为1 mol Cu参加反应生成Cu (NO3)2对应2 mol HNO3显酸性,所以25.6 mg Cu 完全反应,必然有0.8×10-3mol 的硝酸显酸性,其余的硝酸中的氮全转移到NO或NO2中,即有1 mol HNO3作氧化剂就有1 mol 氮的氧化物(NO或NO2)。答案13.44mL.。
例6.将1.92 g 铜粉与一定量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 1120 mL。(假设反应中只产生NO或NO2)则消耗硝酸的物质的量为mol。
A. 0.12 B. 0.11 C.0.09 D.0.08解析: 因为0.03 mol Cu 参加反应生成 Cu(NO3)2对应 0.06 mol HNO3显酸性,0.05 mol 氮的氧化物(NO或NO2)对应0.05 mol HNO3作氧化剂,所以共消耗硝酸0.11 mol。 答案 选B。
例8.将6.4 g Cu与80 mol/L 60 mL 的硝酸充分反应,铜完全溶解,反应后溶液中的H+的物质的量为a mol.(假设反应中只产生NO或NO2),此时溶液中所含NO3-的物质的量为mol。
A. 0.28 B. 0.31 C. a+0.2 D. a+0.4解析: 6.4 g Cu反应后生成0.1 mol Cu (NO3)2,再加上 HNO3中的 NO3-。即得答案 C 。
三、从得失电子守恒的角度.
一般情况下:金属失去的电子被+5价的氮得到,转化为 NO 或 NO2 ,根据得失电子解题。例 9.在Cu与稀硝酸反应中,如果有1 mol 硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为mol。A . 3/8 B. 8/3 C . 3/2 D. 2/3解析: 设被氧化的铜的物质的量为x mol.则根据得失电子守恒有:1×(5-2)=2x答案 选C
例10.题见例7 (3) 求生成的气体的成分。
解析: (2)已解出铜银的物质的量分别为0.3 、 0.1,则 NO 和 NO2的物质的量的关系式为:0.3×2+0.1×1=3n(NO)+n(NO2) ①(得失电子守恒)n(NO)+n(NO2)=6.72/22.4 ②解得n(NO)=0.2 n(NO2)=0.1
四、从反应始态和最终状态看。
终态法的运用使许多复杂问题简单化,在化学计算中具有非常重要的地位。例11.铜镁合金4.6 g 完全溶于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原,只产生 4480 mL NO2气体和 336 mL N2O4气体(标准状况下).反应后的溶液中加足量NaOH溶液,生成沉淀的质量为g。解析: 反应中铜镁合金失去电子,最终转化为 Cu(OH)2和 Mg(OH)2沉淀,比较始态和终态,固体增加的质量为OH-的质量,而OH-的物质的量等于转移的电子的物质的量,再根据气体计算转移的电子的物质的量:n=4480 mL /22400 mL·mol-1+(336 mL/22400 mL·mol-)×2=0.23 mol。所以沉淀的质量为: 4.6+0.23×17=8.51 g
例12.1.92 g 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 672 mL 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mL。
A . 168 B. 224 C . 336 D. 504解析: 从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,氧气在反应中得电子,设通入的氧气的体积为x mL,则:
(1.92/64)×2=(x/22400) ×4 解得:x=336, 答案选C。
例13.将32.64 g 铜粉与140 mL 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v mL a mol/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a mol/L (3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在溶液中完全转化为 NaNO3,至少需要30%的双氧水g。解析:(1)设反应中产生NO和NO2的体积分别为x、y(据得失电子守恒有)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)根据反应后的溶液中只有一种溶质NaNO3,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= (10-3va +0.5)/0.14(3) 从反应的始态和最终状态看,铜在反应中失去电子,双氧水在反应中得到电子,需要30%的双氧水的质量为m 则(据得失电子守恒有):(32.64/64)×2=〔(30%×m)/34〕×2解得:m=57.8 g