微專題二硝酸與金屬反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算1．原子守恒硝酸與金屬單質(zhì)或化合物反應(yīng)，一部分以NOeq\o\al(－,3)的形式存在，另一部分轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的物質(zhì)的量之和與反應(yīng)消耗的HNO3中氮原子的物質(zhì)的量相等。2．得失電子守恒硝酸與金屬單質(zhì)或化合物的反應(yīng)中，HNO3得到電子的物質(zhì)的量等于金屬原子失去電子的物質(zhì)的量。3．變價(jià)金屬與硝酸的反應(yīng)如鐵與稀硝酸的反應(yīng)：Fe(少量)＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；3Fe(過量)＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(1)eq\f(nHNO3,nFe)≥4，氧化產(chǎn)物為Fe(NO3)3；(2)eq\f(nHNO3,nFe)≤eq\f(8,3)，氧化產(chǎn)物為Fe(NO3)2；(3)eq\f(8,3)<eq\f(nHNO3,nFe)<4，氧化產(chǎn)物為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2。4．硝酸和硫酸的混合酸與金屬反應(yīng)金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時(shí)，由于硝酸鹽中NOeq\o\al(－,3)在H2SO4提供H＋的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng)，故此類題目應(yīng)用離子方程式來計(jì)算，先作過量判斷，然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H＋或NOeq\o\al(－,3)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，且溶液中要符合電荷守恒。1．(2023·廣東汕頭高一檢測(cè))將3.84gCu和一定量的濃HNO3反應(yīng)，當(dāng)Cu反應(yīng)完全時(shí)，共收集到氣體2.24LNO2和NO(標(biāo)準(zhǔn)狀況，不考慮NO2轉(zhuǎn)化為N2O4)，則反應(yīng)中消耗HNO3的物質(zhì)的量為()A．0.1mol B．0.24molC．0.16mol D．0.22mol答案D解析銅與硝酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Cu(NO3)2、NO和NO2，根據(jù)銅原子守恒n[Cu(NO3)2]＝n(Cu)＝eq\f(3.84g,64g·mol－1)＝0.06mol，NO和NO2的物質(zhì)的量共為n＝eq\f(V,Vm)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，根據(jù)氮原子守恒：n(HNO3)＝2n[Cu(NO3)2]＋n(NO)＋n(NO2)＝2×0.06mol＋0.1mol＝0.22mol。2．將Mg、Cu組成的mg混合物投入適量稀HNO3中恰好完全反應(yīng)，固體完全溶解時(shí)收集到0.896L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)NO氣體，向反應(yīng)后的溶液中加入60mL2mol·L－1的NaOH溶液時(shí)，金屬離子恰好沉淀完全，則形成的沉淀的質(zhì)量為()A．(m＋2.28)g B．(m＋2.04)gC．(m＋3.32)g D．(m＋4.34)g答案B解析3．某100mL混合液中，HNO3和H2SO4的物質(zhì)的量濃度分別是0.4mol·L－1和0.1mol·L－1，向該混合液中加入1.92g銅粉，加熱，待充分反應(yīng)后，所得溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度(忽略體積變化)為()A．0.15mol·L－1 B．0.225mol·L－1C．0.35mol·L－1 D．0.45mol·L－1答案B解析解答本題要從離子反應(yīng)的角度來考慮，H2SO4提供的H＋可以和NOeq\o\al(－,3)構(gòu)成強(qiáng)氧化性環(huán)境，繼續(xù)氧化銅單質(zhì)。HNO3、H2SO4混合液中H＋總的物質(zhì)的量為0.06mol，NOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量為0.04mol，Cu的物質(zhì)的量 為0.03mol。Cu與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3820．03mol0.06mol0.04molH＋量不足，應(yīng)根據(jù)H＋的物質(zhì)的量來計(jì)算。3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O830.06moln(Cu2＋)n(Cu2＋)＝0.06mol×eq\f(3,8)＝0.0225mol，c(Cu2＋)＝eq\f(0.0225mol,0.1L)＝0.225mol·L－1。4．(2023·山西運(yùn)城高一檢測(cè))某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL，平均分成兩份。向其中一份中逐漸加入銅粉，最多能溶解19.2g銅(已知硝酸只被還原為NO氣體)。向另一份中逐漸加入鐵粉，產(chǎn)生氣體的量隨鐵粉質(zhì)量增加的變化如圖所示。下列分析或結(jié)果不正確的是()A．原混合酸中H2SO4物質(zhì)的量為0.4molB．AB段發(fā)生的離子反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋C．混合酸中HNO3物質(zhì)的量濃度為2mol·L－1D．第二份溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4答案A解析由圖像可知，由于鐵過量，OA段發(fā)生的反應(yīng)為Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，AB段發(fā)生的反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，BC段發(fā)生的反應(yīng)為Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。反應(yīng)消耗22.4g鐵，也就是eq\f(22.4g,56g·mol－1)＝0.4mol，所有的鐵都在硫酸亞鐵中，根據(jù)硫酸根離子守恒，×0.2L＝0.8mol，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；AB段發(fā)生的離子反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，故B項(xiàng)正確；OA段發(fā)生的反應(yīng)為Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O，NOeq\o\al(－,3)全部起氧化劑作用，所以n(NOeq\o\al(－,3))＝n(Fe)＝eq\f(11.2g,56g·mol－1)＝0.2mol,200mL混合酸中HNO3物質(zhì)的量濃度為eq\f(0.2mol×2,0.2L)＝2mol·L－1，故C項(xiàng)正確；硝酸根離子全部被還原，沒有顯酸性的硝酸，因?yàn)槿芤褐杏辛蛩岣x子，并且鐵單質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，所以溶液中最終溶質(zhì)為FeSO4，故D項(xiàng)正確。5．將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的一氧化氮和二氧化氮混合氣體共11.2L。請(qǐng)回答下列問題：(1)產(chǎn)生一氧化氮的體積為______L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。(2)待反應(yīng)結(jié)束后，向溶液中加入VmLamol·L－1氫氧化鈉溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉(zhuǎn)化為沉淀，則原硝酸的濃度為____________mol·L－1(不必化簡(jiǎn))。(3)欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在氫氧化鈉溶液中全部轉(zhuǎn)化為硝酸鈉，至少需要氧氣________mol。答案(1)5.824(2)eq\f(aV×10－3＋0.5,0.14)(3)0.255解析(1)該過程發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。設(shè)生成的NO和NO2的物質(zhì)的量分別為x、y，則x＋y＝0.5mol，1.5x＋0.5y＝0.51mol，解得x＝0.26mol，y＝0.24mol，故標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(NO)＝0.26mol×22.4L·mol－1＝5.824L。(2)在反應(yīng)過程中，HNO3一部分表現(xiàn)酸性，另一部分表現(xiàn)氧化性。由溶液中的Cu2＋恰好全部轉(zhuǎn)化為沉淀，則表現(xiàn)酸性的HNO3的物質(zhì)的量為n(HNO3)＝n(NaOH)，表現(xiàn)氧化性的HNO3的物質(zhì)的量為n(HNO3)＝n(NO)＋n(NO2)，故原硝酸中HNO3的物質(zhì)的量n(HNO3)＝n(NaOH)＋n(NO)＋n(NO2)＝(aV×10－3＋0.5)mol，