解题方法——铜与硝酸反应的相关的计算

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1、解题方法——铜与硝酸反应的相关的计算铜与硝酸的反应体现了硝酸的强氧化性与酸性,浓硝酸在反应过程中逐渐变稀,造成产物出现了多样性,利用计算题的形式可以从不同角度考察学生对该反应的理解程度.1考察求解混合气体的平均分子量(利用极端值法求解)例1 0.03molCu完全溶于硝酸,产生氮的氧化物(NO、NO2、N2O4)混合气体的平均分子量可能是(A)30  (B) 46 (C)50 (D)66解析:设NO、NO2、N2O4的物质的量分别为x、ｙ、ｚ，各产生１ｍｏｌNO、NO2、N2O4分别得到3molｅ－、1molｅ－　、

2、　和2molｌｅ－x+y+z=0.05mo3x+y+2z=0.06此方程属于不定方程,难以讨论,可以采用极端值法求解:假设混合气体由二种气体组成,若由NO与NO2组成,z=0,解上述方程组得x=0.005mol, y=0.045mol,则M=0.005×30＋0.045×46)／0.05=44.4g/mol同理若混合气体有NO2、N2O4组成，则x=0，解方程组得y=0.04mol,z=0.01mol,求得混合气体的平均摩尔质量为:M=(0.04×46＋0.01×92)/0.05=55.2g/mol实际上混合气体由N

3、O、NO2、N2O4三种气体组成,故混合气体的平均分子量应在44.4与55.2之间,因此选B、 C. 该题是2002年上海高考试题,考察了考生处理三种组分混合物平均分子量的思维方法.2考察对硝酸在反应中所起作用的理解(利用关系式法求解)例2  1.92gCu粉与一定量的浓硝酸反应,当铜粉完全反应时收集到气体1.12L(标况),则所消耗硝酸的物质的量是A 0.12mol     B 0.11mol   C 0.09mol    D 0.08mol解析：铜的物质的量=1.92g/64g/mol=0.03mol.气体(NO

4、、NO2)的物质的量为1.12L/22.4L/mol=0.05mol.在硝酸与铜的反应中，一部分硝酸生成了硝酸铜，另一部分硝酸转化为NOx(NO、NO2)，关系式如下：Cu———Cu（NO3）2———2HNO3；HNO3——————NOx(NO、NO2)，由上述关系式可知，所消耗硝酸的物质的量=2n（Cu）+n（NOx）=2×0.03mol+0.05mol=0.11mol.3考察对NO3-减少与H+下降关系的理解(利用守恒关系列方程求解)例3 76.8mgCu与足量浓硝酸反应,铜作用完全后,如果NO3-减少2×10-

5、3mol,则溶液中H+同时下降A 2.2×10-3mol      B 3.2×10-3mol C 4.4×10-3mol D 4.8×10-3mol解析:H+反应后生成H2O,H2O中的O来自HNO3转化为NOx后减少的O,故有下列关系:NO3-(减少)____NO2______e______2H+;NO3-(减少)____NO______3e______4H+因此,n(H+)=2n(NO2)+4n(NO).这样只要求出NO2与NO的物质的量即可求出减少的H+物质的量,设生成NO2、NO的物质的量分别为x,y则由N

6、守恒:x+y=2×10-3mol,①由得失电子守恒:x+3y=2×76.8×10-3g/64g/mol②解①,②方程组得:x=1.8×10-3mol,y=0.2×10-3mol.n(H+)=2×1.8×10-3mol+4×0.2×10-3mol=4.4×10-3mol,选C.4考察对铜与硝酸反应实质的理解(利用离子方程式判断过量求解)例4 有硫酸与硝酸的混合液,取出其中10ml,加入足量的BaCl2溶液,将生成的沉淀过滤洗涤,干燥称得质量为9.32g.另取这种溶液10ml与4mol/L的NaOH溶液25ml恰好中和.

7、求①混合液中H2SO4与HNO3的物质的量浓度是多少？②另取10ml的混合液与0.96g铜粉共热时，有多少ml气体产生?解析:由题意知硫酸钡的物质的量:n(BaSO4)=n(H2SO4)=9.32g/233g/moL=0.04mol,溶液中的H+与NaOH反应,n(NaOH)=n(H+)=0.025L×4mol/L=0.1mol, n(HNO3)=0,1mol－2n(H2SO4)==0.02mol,c(H2SO4)=4mol/L,c(HNO3)=2moL/L;(2)溶液中的n(H+)=0.04×2+0.02=0.10

8、mol,n(HNO3)=0.02mol,n(Cu)=0.015mol,由化学反应3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,因此与0.015mol的Cu反应需要的H+的物质的量为0.04mol<0.1mol同理反应掉的NO3-的物质的量为0.01mol<0.02mol,所以H+与NO3-均过量,Cu全部溶解,生成的NO的体积应据