金属与酸反应计算解题技巧

何昌明

摘 要：将金属与酸反应依据酸的不同，细化为两类：金属与非强氧化性酸反应，金属与强氧化性酸反应。

关键词：元素守恒； 得失电子守恒

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）06-011-001

金属与酸反应是高中必修一重要内容之一，通过金属与酸反应规律概括总结，培养学生发现问题以及解决问题能力。同时通过金属与酸反应计算培养学生灵活运用所学知识，利用图像解决问题的能力。

一、金属与非强氧化性酸反应

只有排在金属活动顺序氢前面的金属才能与非强氧化性酸反应放出氢气，排在氢后面的金属与非强氧化性酸（如稀硫酸）不反应。金属与酸反应如果酸过量以金属计算，酸不足以酸计算，但是活泼金属（如钠）先于酸反应，酸反应完了与水反应放出氢气。

例1.物质的量相等且多为nmoL的钠、镁、铝分别与1L 1moL/L稀硫酸反应。

（1）如果在相等条件下产生氢气量相等求n的值。

（2）如果在相等条件下产生氢气量铝大于镁，镁大于钠求n的范围。

（3）如果在相等条件下产生氢气量铝等于镁，镁大于钠求n的范围。

解析：如果金属量不足即酸过量，以金属量计算，金属与酸反应后生成的化合物中金属化合价为+x价，由得失电子守恒，xn（A）=2n（H2）。如果金属过量即酸不足，以酸的量计算，利用氢元素守恒2H+～H2即2n（H+）=n（H2）计算。当nmoL的钠、镁、铝分别加入1L 1moL/L稀硫酸反应，当金属与酸恰好完全反应时即xn（A）=4n（H+）=2n（H2），消耗n（Na）=2moL， n（Mg）=1moL，n（Al）=2/3moL。再加镁、铝不反应，产生的气体量不变，而钠继续与水反应产生气体利用关系n（Na）=2n 解析：利用关系式得失电子守恒xn（A）=2n（H2），求出质量多为1.5克镁，铁，铜，铝，锌分别与足量的稀硫酸反应产生标注状况下氢气体积。一种金属产生标准状况下氢气体积比1.12L大而另一种金属产生标注状况下氢气体积比1.12L小，混合物1.5克才可能产生标注状况下氢气体积为1.12L。而计算时通过质量换算体积，计算时麻烦。可以反过来思考，假设体积为1.12L氢气分别全部由镁，铁，铝，锌与稀硫酸反应制得，需要镁1.2克，铁2.8克，铝0.9克，锌3.25克。铜与稀硫酸不反应。而混合物只有1.5克，所以混合物中一种金属与酸反应产生1.12L氢气需要金属质量比1.5克大，而另一种金属与酸反应产生1.12L氢气需要金属质量比1.5克小，混合才能产生1.12L的氢气。答案选D

二、金属与强氧化性酸反应

大部分金属与强氧化性酸（如硝酸）反应，一般浓硝酸放出二氧化氮，稀硝酸放出一氧化氮，与浓硫酸在加热条件下放出二氧化硫，常温下浓硫酸或浓硝酸使铁，铝钝化。

例3.把7克的铁粉投入到某浓度的硝酸中，加热充分反应后剩余固体1.4克，产生一氧化氮和二氧化氮混合气体标准状况下1.792L，若不考虑四氧化二氮存在，原硝酸中硝酸物质的量？生成气体物质的量分别为多少？

解析：金属与强氧化酸反应计算，一般用到两个守恒，一个是元素守恒，一个是得失电子守恒。铁与硝酸反应，首先生成的是硝酸铁，硝酸反应完以后，铁与硝酸铁继续反应生成硝酸亚铁（铁与非强氧化性酸如稀硫酸或稀盐酸，生成的是亚铁）。题目中剩余固体肯定是铁（铁过量）生成物为硝酸亚铁，反应的m（Fe）=7-1.4=5.6g物质的量0.1mol，由铁元素守恒溶液中Fe（NO）2物质的量为0.1mol，NO與NO2物质的量之和为0.08mol。

例4.将镁和铜混合物5.6克投入到某浓度的硝酸中，完全反应后固体全部溶解得到标准状况下2.24L的气体（气体全部是NO），加入足量的NaOH溶液，过滤生成沉淀的质量是多少克？

解析：镁和铜与硝酸反应生成硝酸铜和硝酸镁，再和足量的NaOH溶液反应生成氢氧化镁和氢氧化铜沉淀。

学过氧化还原反应以后，金属与酸反应中所涉及到的计算，可以通过元素守恒和得失电子守恒计算得到，一般不用化学方程式。