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硝酸中的守恒与计算技巧

※基本信息※
- 资料类型：教(学)案
- 教材版本：不限
- 适用学校：不限
- 所需点数：1点
- 资料来源：收集
- 资料作者：
- 资料大小：14.67KB
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- 资料审核：
- 下载次数：107
- 更新时间：2011-09-02 16:48:25
- 上传时间：2011-09-02 16:49:00
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※资料简介※
硝酸中的守恒与计算技巧
一、原子守恒
【例题1】38.4 mg Cu与适量的浓HNO3反应，铜全部反应后，共收集到22.4 mL气体（标准状况），反应消耗的硝酸的物质的量可能是
A．1.0×10－3 mol B．1.6×10－3 mol C．2.2×10－3 mol D．2.4×10－3 mol
解析：由于随着反应的进行，HNO3的浓度不断减小，收集的气体应该是NO2和NO的混合物，作为选择题，可以用极值法讨论求解，但比较麻烦并无法确定消耗HNO3的准确值，HNO3与金属反应时既表现氧化性又表现酸性，生成的NO2和NO总的物质的量即是表现氧化性的那部分硝酸的量，表现酸性的那部分硝酸则生成Cu(NO3)2，由于反应前后氮原子守恒，则反应消耗HNO3的物质的量为：
n(HNO3) ＝ 2×n[Cu(NO3)2] + n(NOx) ＝38.4×10－3g64g/mol×2 + 22.4×10－3L22.4L/mol ＝2.2×10－3 mol
答案：C
【例题2】1.92 g Cu与适量的浓HNO3反应，随着反应的进行，所生成气体的颜色也逐渐变浅。当铜反应完毕后，共收集到1.12 L气体（标准状况），则反应中消耗HNO3的物质的量可能为
A．0.12 mol B．0.11 mol C．0.08 mol D．0.16 mol
答案：B
【例题3】现有m mol NO2和n mol NO组成的混合气体，欲用 a mol/L NaOH溶液吸收，使该混合气体全部转化成盐进入溶液，至少需要a mol/L NaOH溶液的体积为
(已知：2NO2 + 2NaOH === NaNO3 + NaNO2 + H2O；NO2 + NO + 2NaOH === 2NaNO2 + H2O )
A．m/a L B．2m/3a L C．2(m+n)/3a L D．(m+n)/a L
答案：D
归纳：
规律1. 反应中被还原的硝酸的物质的量等于反应中生成的NO2和NO气体的物质的量之和。
规律2. 金属与硝酸反应时，生成的气体（NO2和NO）的物质的量、生成的M(NO3)x中所含的氮元素的物质的量与剩余的硝酸的物质的量三者之和等于原硝酸的物质的量。
规律3. 金属与硝酸反应时，若生成的气体NO2、NO恰好完全溶于NaOH溶液中，由于生成物NaNO3、NaNO2中的Na+与N原子个数比为1 : 1，则n(NaOH) ＝ n(NO2) + n(NO)。
二、电子守恒
【例题4】 1.92 g Cu投入一定量的浓HNO3中，铜完全溶解，生成气体的颜色越来越淡，共收集到672 mL 气体（标准状况）。将盛有此气体的容器倒扣在水中，容器内液面上升，再通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中，则通入O2的体积是
A．504 mL B．168 mL C．336 mL D．224 mL
解析：本题反应过程复杂，按常规解法费时费力且容易出错。但分析本题所发生的反应可发现有以下特点：①所有的反应均为氧化还原反应；②反应前后N元素的化合价未费发生变化。故Cu与O2之间存在得失电子守恒，即2Cu～4e－～O2，则有：
n(O2) ＝ 12 n(Cu) ＝ 12× 1.92g64g/mol ＝ 0.015 mol
V(O2) ＝0.015 mol×22.4L/mol ＝ 0.336 L ＝ 336 mL
答案：C
【例题5】14gCu、Ag合金与足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12 L（标准状况）O2混合，通入水中恰好全部被吸收，则合金中Cu的质量是
A．9.6 g B．6.4 g C．3.2 g D．无法计算
答案：C
规律4. 一定量的Cu完全溶于浓硝酸中，所产生的气体与一定量的O2 混合后恰好完全溶于水时，消耗O2的量只取决于Cu的物质的量，即2 n(O2) ＝ n(Cu)
规律5. 金属与硝酸反应所生成的氮的氧化物在与O2混合后用水恰好完全吸收时，消耗O2的量只取决于消耗金属的量，可依据得失电子守恒建立等式，即:
n(M)×a ＝n(NO2) + 3n(NO) ＝ 4 n(O2) (a为金属M的化合价)
三、电荷守恒
【例题6】铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝
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