硝酸和金屬反應的計算

硝酸作為最常見的氧化性酸，在與金屬反應過程中有氧化劑和酸雙重身份，作氧化劑，NO₃-得電子轉化為含氮還原產(chǎn)物，作酸轉化為相應的硝酸鹽。據(jù)此介紹兩種常見計算方法:

一、守恒法

1.N守恒:n(HNO₃)總=n(HNO₃)氧化劑+n(HNO₃)酸

2.電子守恒:n(HNO₃)氧化劑得電子數(shù)=n(金屬)失電子數(shù)

例1.2.8g鐵與100mL稀硝酸混合后充分反應，產(chǎn)生氣體為NO，反應后鐵和硝酸無剩余，向反應后溶液中加入100mL 0.2mol/L KI溶液恰好將溶液中FeO³⁺全部還原，求原硝酸物質(zhì)的量濃度。

解析:據(jù)FeO³⁺～I-，得n(FeO³⁺)=n(I-)=0.02mol

而Fe總物質(zhì)的量為0.05mol ∴n(FeO²⁺)=0.03mol

根據(jù)得失電子守恒有:0.03×O²⁺0.02×3=n(NO)×3 ∴n(NO)=0.04mol

n(HNO₃)=n(NO)+2nFeO²⁺+3nFeO³⁺=0.16mol ∴C(HNO₃)=1.6mol/L

鞏固1:將銅與140mL一定濃度硝酸反應，銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO₂混合氣體在標況下體積為11.2L。回答:

(1)NO體積:_____L，NO₂體積:_____L。

(2)待產(chǎn)生氣體全釋放后，向溶液中加入Vml a mol.L-1氫氧化鈉溶液，恰好使溶液中CuO²⁺全轉化為沉淀，則原硝酸的物質(zhì)的量濃度為_____。

(3)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為硝酸鈉，至少需30%的雙氧水_____g。

二、離子方程式法

硝酸與硫酸混合液跟金屬反應，當金屬足量時不能用硝酸和金屬反應的化學方程式而應用離子方程式計算，因生成的硝酸鹽中的NO₃^-借助H⁺仍能繼續(xù)與金屬反應。

例2.某溶液100mL其中含硫酸0.03mol、硝酸0.04mol，若投入1.92g銅粉微熱，反應后放出的NO氣體為多少?

解析:3Cu+8H++2NO₃-=3CuO²⁺+2NO↑+4H2O

由題意得:n(Cu)=0.03mol n(H+)=0.1mol n(NO₃-)=0.04mol

根據(jù)離子方程式得出不足的為Cu，所以根據(jù)銅的量進行計算

3Cu ～ 2NO

0.03mol 0.02mol

∴V(NO)=0.448L

鞏固2:100ml溶液中，硝酸和硫酸物質(zhì)的量濃度分別是0.4mol/L和0.1mol/L向該溶液中加入2.56g銅粉加熱，待反應后所得溶液中CuO²⁺物質(zhì)的量濃度為_____。

參考答案:鞏固1:(1)5.824 5.376 (2)(aV×10-O³⁺0.5)/0.14mol·L-1 (3)57.8 鞏固2:0.225mol/L

作者單位:茶陵一中