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2011届高考化学课外解题辅导复习1例析铜与硝酸的反应的计算类型
例析铜与硝酸的反应的计算类型
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)
0.03molCu 完全溶于硝酸, 产生氮的氧化物(NO、NO 2、N 2O 4) 混合气体的平均分子量可能是
解析:设NO 、NO 2、N 2O 4的物质的量分别为x 、ｙ、ｚ，各产生１ｍｏｌN O 、NO 2、N 2O 4分别得到3mol ｅ－、1mol ｅ－ 、 和2mol ｌｅ－
x+y+z=0.05mo
3x+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NO 2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NO 2 、 N 2O 4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 NO 、NO 2、N 2O 4 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 、
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)
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
解析：铜的物质的量=1.92g/64g/mol=0.03mol.气体(NO、NO 2) 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NO x (NO、NO 2) ，
关系式如下：
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铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO3→Cu(NO3)2+NO↑+NO2↑+H2O (方程式未配平)。（1）硝酸在该反应中的作用是__________________。该反应的还原产物是________________（2）0.4molCu被硝酸完全溶解后，硝酸得到的电子数是______________，如果得到的NO和NO2物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是______________。
答案（1）酸性和氧化性；NO和NO2；（2）0．8NA；1．2mol。
解析试题分析：（1）反应过程中N有+5价→+2、+4，化合价降低，因此硝酸显氧化性，同时反应后有硝酸铜的生成，因此硝酸又显酸性；还原产物是NO和NO2；（2）根据得失电子数目守恒：硝酸得到得电子数=0．4×2×NA=0．8NA；设NO的物质的量为xmol，则NO2的物质的量也是xmol，根据得失电子数目守恒：0．4×2=3x＋x，x=0．2mol，根据N元素守恒n(HNO3)=2(Cu(NO3)2)＋n(NO)＋n(NO2)=2×0．4＋0．2＋0．2=1．2mol。考点：考查氧化还原反应概念、计算等相关知识。NO2（g）+CO（g）=CO2（g）+NO（g）；△H=-234kJ?mol-1．（2）在0.5L的密闭容器中，充入一定量的氮气和氢气进行反应，三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图2所示．则Y是H2，2min内N2的反应速率υ（N2）=0.1mol?L-1?min-1．（3）硝酸工业在国民经济、国防工业和航天事业中占有重要地位．随着化学纤维、近代有机合成、火箭、导弹等工业的迅速发展，需要使用大量的硝酸．①工业生产中用铂系金属作为催化剂，用氨氧化法制取硝酸．第一步反应为氨在催化剂作用下与氧气发生反应生成NO，写出反应化学方程式△4NO+6H2O4NH3+5O24NO+6H2O．②铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO3→Cu（NO3）2+NO↑+NO2↑+H2O&（方程式未配平）．反应中还原产物是NO和NO2，0.6mol&Cu被硝酸完全溶解后，如果得到的NO和NO2物质的量相同，则得到标准状况下气体体积为13.44L．
科目：高中化学
铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO3→Cu（NO3）2+NO↑+NO2↑+H2O&（方程式未配平，不考虑2NO2?&N2O4）．（1）硝酸在该反应中的作用是氧化剂、酸性．（2）0.004molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是0.008NA，如果得到的NO和NO2物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是0.012mol，在标准状况下若将收集NO和NO2的集气瓶倒立于水中，通入一定量的氧气充分反应后发现无气体剩余，则通入O2的体积为44.8mL；所得溶液（假设溶质不扩散）的物质的量浓度是mol/L．（3）如果参加反应的Cu和HNO3的物质的量之比是3：10，写出并配平该反应的离子方程式3Cu+10H++4NO3-=3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O．（4）如果没有对该反应中的某些物质的比例作限定，则方程式可能的配平系数有许多组．原因是该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．
科目：高中化学
铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，反应方程式为：Cu+4HNO3（浓）→Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；3Cu+8HNO3（稀）→3Cu（NO3）2↑+2NO+4H2O．现将25.6g&Cu投入50mL&12mol/L的浓硝酸中，充分反应后，收集到4.48L（标准状态）NO和NO2的混合气体．（1）被还原硝酸的物质的量是0.2mol；（2）判断25.6g&Cu和50mL&12mol/L的硝酸反应后何者有剩余？铜，其物质的量是0.2mol；（3）如果4.48L（标准状态）NO和NO2的混合气体是通过排水法进行收集，则收集到的气体的体积是2.99L气体（标准状态）；（4）如果往反应后的体系内再加入200mL&4mol/L的稀硫酸，又会产生2.99&L气体（标准状态）．
科目：高中化学
铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO3→Cu（NO3）2+NO↑+NO2↑+H2O&（方程式未配平）（1）硝酸在该反应中的作用是氧化剂、酸，该反应的还原产物是NO、NO2．（2）0.3mol&Cu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是0.6NA&个，如果得到的NO和NO2物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是0.9mol，若用排水法收集这些气体，可得标准状况下的气体体积4.48L．（3）如果参加反应的Cu和HNO3的物质的量之比是3：10，写出并配平该反应的离子方程式3Cu+10H++4NO3-→3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O．（4）如果没有对该反应中的某些物质的比例作限定，则方程式可能的配平系数有许多组．原因是该反应式含两种还原产物，两者的比例和氧化剂、还原剂的用量都可以发生变化．
科目：高中化学
硝酸工业在国民经济、国防工业和航天事业中占有重要地位．随着化学纤维、近代有机合成、火箭、导弹等工业的迅速发展，需要使用大量的硝酸．（1）工业生产中用铂系金属作为催化剂，用氨氧化法制取硝酸．写出用铂铑合金作催化剂由氨氧化制备硝酸的第一步反应的化学方程式4NH3+5O2 4NO+6H2O．浓硝酸和浓硫酸的混合酸是有机合成中常用的硝化剂，写出将苯滴入浓硝酸和浓硫酸混合液中，并在50℃--60℃反应的化学方程式+HNO3（浓）2SO4(浓)50-60℃-NO2+H2O．（2）铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO3→Cu（NO3）2+NO↑+NO2↑+H2O&（方程式未配平）．则硝酸在该反应中的作用是氧化性、酸性．如果得到的NO和NO2物质的量相同，写出并配平该反应的离子方程式2Cu+6H++2NO3-=2Cu2++NO↑+NO2↑+3H2O，0.6mol&Cu被硝酸完全溶解后，若用排水法收集这些气体，可得标准状况下的气体体积为8.96 L．
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