利用守恒法巧解金屬與硝酸反應(yīng)的計算題

董桂花（延邊第二中學(xué)，吉林 延吉 133000）

利用守恒法巧解金屬與硝酸反應(yīng)的計算題

董桂花
（延邊第二中學(xué)，吉林 延吉 133000）

金屬與硝酸的反應(yīng)屬于典型的氧化還原反應(yīng)，此類題計算形式多樣，變化多端，命題思路廣，解題靈活性高，對于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維能力有很有效的作用，是一類值得研究的題型。用守恒法解決此類題可以起到事半功倍的效果。

守恒法；硝酸與金屬反應(yīng)了；應(yīng)用；思維模型

為必考題型。高考評卷抽樣分析結(jié)果表明，計算題得分率始終較低，這種原因在部分學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)中，對計算題有畏難情緒，不擅于歸納、總結(jié)，從而導(dǎo)致計算題成為學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的一個難點。其實對于化學(xué)計算題，如果善于總結(jié)、歸納，掌握一定的解題方法和解題技巧，就能大大加快解題速度，提高計算準(zhǔn)確率。

化學(xué)反應(yīng)中存在著許多守恒關(guān)系，如：元素守恒、原子守恒、氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒、任何電解質(zhì)溶液中電荷守恒等，利用這些守恒關(guān)系解題的方法叫守恒法。本文就守恒思想在金屬與硝酸反應(yīng)的計算題中的應(yīng)用談幾點認(rèn)識。

一、思維模型

二、守恒法在金屬與硝酸反應(yīng)計算中的應(yīng)用

守恒法是高中化學(xué)中一種使用頻度非常高的解題方法，它是利用物質(zhì)變化過程中某一特定的量（如原子個數(shù)、得失電子數(shù)、陰陽離子所帶電荷數(shù)等）固定不變來列式求解的，即找到起始和終止反應(yīng)時某一特定量的對應(yīng)關(guān)系，從而簡化過程解決問題。

1.原子守恒法

HNO3與金屬反應(yīng)時，一部分HNO3生成了硝酸鹽起了酸的作用，以 NO-3的形式存在于溶液中；另一部分 HNO3作為氧化劑轉(zhuǎn)化為 NO、NO2或NH4+等還原產(chǎn)物，這兩部分中氮原子的物質(zhì)的量之和等于反應(yīng)消耗的 HNO3中氮原子的總物質(zhì)的量。

例1.將1.92 g銅粉投入一定量的濃HNO3中，隨著反應(yīng)的進行，銅粉逐漸溶解，反應(yīng)生成的氣體顏色越變越淺，待銅粉完全溶解后一共收集到由NO和NO2組成的混合氣體1.12 L（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定），則反應(yīng)消耗HNO3的物質(zhì)的量為（ ）。

A.0.8 mol B.0.6 mol C. 0.11 mol D.無法計算

答案 C

解析：根據(jù)原子守恒法計算。

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

2.得失電子守恒法

HNO3與金屬的所有反應(yīng)都屬于氧化還原反應(yīng)，HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量。

例2.將19.2 g銅粉投入一定量的濃HNO3中，隨著反應(yīng)的進行，銅粉逐漸溶解，反應(yīng)生成的氣體顏色由深變淺，當(dāng)銅粉完全溶解后一共收集到由NO和NO2組成的混合氣體11.2 L（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定），試計算混合氣體中 NO的體積為（ ）。

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

解析 根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒法進行計算。

混合氣體的物質(zhì)的量一共為 11.2 L÷22.4 L·mol-1=0.5 mol，19.2 g銅粉的物質(zhì)的量為0.3 mol。設(shè)n（NO）為xmol，則n（NO2）為（0.5-x）mol，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒可得計算式為 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項正確。

3.電荷守恒法

HNO3與金屬的反應(yīng)中當(dāng)HNO3過量時反應(yīng)后溶液中（不考慮極少量的 OH-）有： c（NO-3）= nc（Mn+） + c（H+） （其中 Mn+代表金屬陽離子）。

例3.在50 mL x mol·L-1的硝酸溶液中，加入了6.4 g Cu，金屬全部溶解，假設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物為

NO和NO2，再將反應(yīng)后的溶液用蒸餾水稀釋至100 mL時測得NO-3的濃度為3 mol·L-1。求稀釋后溶液的pH。

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

解析：根據(jù)溶液中的電荷守恒法計算。

有一些題目綜合運用原子守恒、電子得失守恒、電荷守恒等守恒關(guān)系解題既快又準(zhǔn)。

練習(xí) 1.64g銅與一定濃度硝酸反應(yīng)，硝酸完全溶解生成NO和NO2，混合氣體33.6升（標(biāo)準(zhǔn)狀況）下列說法正確的是（ ）。

A.NO體積是28L B.參加反映的硝酸為1.5摩爾 C.混合氣體平均相對分子質(zhì)量 43.3 D若生成的氣體全被水吸收，需氧氣22.4升

練習(xí)2.將m克鎂鋁合金投入到一定濃度的稀硝酸中，金屬恰好完全溶解（假定硝酸的還原產(chǎn)物只有 NO），向反應(yīng)后的溶液中逐滴加入bmol/L的NaOH溶液，當(dāng)?shù)渭拥絍mL時，得到的沉淀質(zhì)量恰好為最大值n克，則有關(guān)該實驗的敘述中正確的是（ ）。

①沉淀中氫氧根的質(zhì)量為（n-m）克

③在該反應(yīng)的過程中一共轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為mol

A.2項B.3項

C.4項 D.5項

總之，在金屬與硝酸反應(yīng)計算題中恰當(dāng)?shù)剡\用守恒法既可以避免書寫繁瑣的化學(xué)方程式或離子方程式，又可避免在復(fù)雜的解題背景中尋找關(guān)系，從而提高解題的準(zhǔn)確率，起到事半功倍的效果。

圖分類號：G623.6A

1673-4564（2015）06-0170-02

2015—10—22