利用守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题

2015-08-24董桂花延边第二中学吉林延吉133000

延边教育学院学报 2015年6期

关键词：混合气体计算题硝酸

董桂花（延边第二中学，吉林延吉 133000）

利用守恒法巧解金属与硝酸反应的计算题

董桂花
（延边第二中学，吉林延吉 133000）

金属与硝酸的反应属于典型的氧化还原反应，此类题计算形式多样，变化多端，命题思路广，解题灵活性高，对于培养和发展学生的创新思维能力有很有效的作用，是一类值得研究的题型。用守恒法解决此类题可以起到事半功倍的效果。

守恒法；硝酸与金属反应了；应用；思维模型

为必考题型。高考评卷抽样分析结果表明，计算题得分率始终较低，这种原因在部分学生在平时的学习中，对计算题有畏难情绪，不擅于归纳、总结，从而导致计算题成为学生化学学习的一个难点。其实对于化学计算题，如果善于总结、归纳，掌握一定的解题方法和解题技巧，就能大大加快解题速度，提高计算准确率。

化学反应中存在着许多守恒关系，如：元素守恒、原子守恒、氧化还原反应中电子得失守恒、任何电解质溶液中电荷守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫守恒法。本文就守恒思想在金属与硝酸反应的计算题中的应用谈几点认识。

一、思维模型

二、守恒法在金属与硝酸反应计算中的应用

守恒法是高中化学中一种使用频度非常高的解题方法，它是利用物质变化过程中某一特定的量（如原子个数、得失电子数、阴阳离子所带电荷数等）固定不变来列式求解的，即找到起始和终止反应时某一特定量的对应关系，从而简化过程解决问题。

1.原子守恒法

HNO3与金属反应时，一部分HNO3生成了硝酸盐起了酸的作用，以 NO-3的形式存在于溶液中；另一部分 HNO3作为氧化剂转化为 NO、NO2或NH4+等还原产物，这两部分中氮原子的物质的量之和等于反应消耗的 HNO3中氮原子的总物质的量。

例1.将1.92 g铜粉投入一定量的浓HNO3中，随着反应的进行，铜粉逐渐溶解，反应生成的气体颜色越变越浅，待铜粉完全溶解后一共收集到由NO和NO2组成的混合气体1.12 L（在标准状况下测定），则反应消耗HNO3的物质的量为（）。

A.0.8 mol B.0.6 mol C. 0.11 mol D.无法计算

答案 C

解析：根据原子守恒法计算。

③消耗的n（HNO3）： 0.05 mol+0.03 mol×2 =0.11 mol，故C项正确。

2.得失电子守恒法

HNO3与金属的所有反应都属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。

例2.将19.2 g铜粉投入一定量的浓HNO3中，随着反应的进行，铜粉逐渐溶解，反应生成的气体颜色由深变浅，当铜粉完全溶解后一共收集到由NO和NO2组成的混合气体11.2 L（在标准状况下测定），试计算混合气体中 NO的体积为（）。

A.1120mL B.448 mL C.1008 mL D.2240 mL

解析根据氧化还原反应中电子得失守恒法进行计算。

混合气体的物质的量一共为 11.2 L÷22.4 L·mol-1=0.5 mol，19.2 g铜粉的物质的量为0.3 mol。设n（NO）为xmol，则n（NO2）为（0.5-x）mol，根据氧化还原反应中电子得失守恒可得计算式为 3x+（0.5-x）×1=0.3×2，解得 x= 0.05，V（NO）=0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L=1120 mL，故A项正确。

3.电荷守恒法

HNO3与金属的反应中当HNO3过量时反应后溶液中（不考虑极少量的 OH-）有： c（NO-3）= nc（Mn+） + c（H+）（其中 Mn+代表金属阳离子）。

例3.在50 mL x mol·L-1的硝酸溶液中，加入了6.4 g Cu，金属全部溶解，假设硝酸的还原产物为

NO和NO2，再将反应后的溶液用蒸馏水稀释至100 mL时测得NO-3的浓度为3 mol·L-1。求稀释后溶液的pH。

A.1 B.2 C.0 D.3

解析：根据溶液中的电荷守恒法计算。