金屬與酸反應計算解題技巧

何昌明

摘 要：將金屬與酸反應依據(jù)酸的不同，細化為兩類：金屬與非強氧化性酸反應，金屬與強氧化性酸反應。

關鍵詞：元素守恒； 得失電子守恒

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）06-011-001

金屬與酸反應是高中必修一重要內容之一，通過金屬與酸反應規(guī)律概括總結，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題能力。同時通過金屬與酸反應計算培養(yǎng)學生靈活運用所學知識，利用圖像解決問題的能力。

一、金屬與非強氧化性酸反應

只有排在金屬活動順序氫前面的金屬才能與非強氧化性酸反應放出氫氣，排在氫后面的金屬與非強氧化性酸（如稀硫酸）不反應。金屬與酸反應如果酸過量以金屬計算，酸不足以酸計算，但是活潑金屬（如鈉）先于酸反應，酸反應完了與水反應放出氫氣。

例1.物質的量相等且多為nmoL的鈉、鎂、鋁分別與1L 1moL/L稀硫酸反應。

（1）如果在相等條件下產(chǎn)生氫氣量相等求n的值。

（2）如果在相等條件下產(chǎn)生氫氣量鋁大于鎂，鎂大于鈉求n的范圍。

（3）如果在相等條件下產(chǎn)生氫氣量鋁等于鎂，鎂大于鈉求n的范圍。

解析：如果金屬量不足即酸過量，以金屬量計算，金屬與酸反應后生成的化合物中金屬化合價為+x價，由得失電子守恒，xn（A）=2n（H2）。如果金屬過量即酸不足，以酸的量計算，利用氫元素守恒2H+～H2即2n（H+）=n（H2）計算。當nmoL的鈉、鎂、鋁分別加入1L 1moL/L稀硫酸反應，當金屬與酸恰好完全反應時即xn（A）=4n（H+）=2n（H2），消耗n（Na）=2moL， n（Mg）=1moL，n（Al）=2/3moL。再加鎂、鋁不反應，產(chǎn)生的氣體量不變，而鈉繼續(xù)與水反應產(chǎn)生氣體利用關系n（Na）=2n 解析：利用關系式得失電子守恒xn（A）=2n（H2），求出質量多為1.5克鎂，鐵，銅，鋁，鋅分別與足量的稀硫酸反應產(chǎn)生標注狀況下氫氣體積。一種金屬產(chǎn)生標準狀況下氫氣體積比1.12L大而另一種金屬產(chǎn)生標注狀況下氫氣體積比1.12L小，混合物1.5克才可能產(chǎn)生標注狀況下氫氣體積為1.12L。而計算時通過質量換算體積，計算時麻煩。可以反過來思考，假設體積為1.12L氫氣分別全部由鎂，鐵，鋁，鋅與稀硫酸反應制得，需要鎂1.2克，鐵2.8克，鋁0.9克，鋅3.25克。銅與稀硫酸不反應。而混合物只有1.5克，所以混合物中一種金屬與酸反應產(chǎn)生1.12L氫氣需要金屬質量比1.5克大，而另一種金屬與酸反應產(chǎn)生1.12L氫氣需要金屬質量比1.5克小，混合才能產(chǎn)生1.12L的氫氣。答案選D

二、金屬與強氧化性酸反應

大部分金屬與強氧化性酸（如硝酸）反應，一般濃硝酸放出二氧化氮，稀硝酸放出一氧化氮，與濃硫酸在加熱條件下放出二氧化硫，常溫下濃硫酸或濃硝酸使鐵，鋁鈍化。

例3.把7克的鐵粉投入到某濃度的硝酸中，加熱充分反應后剩余固體1.4克，產(chǎn)生一氧化氮和二氧化氮混合氣體標準狀況下1.792L，若不考慮四氧化二氮存在，原硝酸中硝酸物質的量？生成氣體物質的量分別為多少？

解析：金屬與強氧化酸反應計算，一般用到兩個守恒，一個是元素守恒，一個是得失電子守恒。鐵與硝酸反應，首先生成的是硝酸鐵，硝酸反應完以后，鐵與硝酸鐵繼續(xù)反應生成硝酸亞鐵（鐵與非強氧化性酸如稀硫酸或稀鹽酸，生成的是亞鐵）。題目中剩余固體肯定是鐵（鐵過量）生成物為硝酸亞鐵，反應的m（Fe）=7-1.4=5.6g物質的量0.1mol，由鐵元素守恒溶液中Fe（NO）2物質的量為0.1mol，NO與NO2物質的量之和為0.08mol。

例4.將鎂和銅混合物5.6克投入到某濃度的硝酸中，完全反應后固體全部溶解得到標準狀況下2.24L的氣體（氣體全部是NO），加入足量的NaOH溶液，過濾生成沉淀的質量是多少克？

解析：鎂和銅與硝酸反應生成硝酸銅和硝酸鎂，再和足量的NaOH溶液反應生成氫氧化鎂和氫氧化銅沉淀。

學過氧化還原反應以后，金屬與酸反應中所涉及到的計算，可以通過元素守恒和得失電子守恒計算得到，一般不用化學方程式。