金属与酸反应的规律大总结99494(26页).doc
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1、-金属与酸反应的规律大总结99494-第 26 页金属与酸反应的规律大总结一、金属与酸反应的规律1、K、Ca、Na等活泼金属能与水剧烈反应生成H2 。2、金属活动顺序H前的金属与非氧化性酸反应生成H2 。3、金属活动顺序H后的金属与非氧化性酸不反应,但能与强氧化性酸发生反应,但不产生H2 ,而是H2O ,如铜与稀硫酸不反应,但能与浓硫酸、硝酸等强氧化性酸反应。4、很不活泼金属Pt、Au等不溶于氧化性酸,但能溶于王水(浓硝酸和浓盐酸按体积比为13的比例混合而成)。5、常温下,Al、Fe遇浓硫酸和浓硝酸会发生钝化,生成一层致密的氧化物保护膜,这是金属与强氧化性酸发生氧化还原反应的结果。6、铁与硝酸
2、反应较为复杂,具体情况如下:铁与稀硝酸反应,还原产物一般为NO:铁不足:Fe + 4HNO3(稀) Fe(NO3)3 + NO + 2H2O铁过量:3Fe + 8HNO3(稀) 3Fe(NO3)2 + 2NO + 4H2O铁与浓硝酸反应,还原产物一般为NO2 :常温下:发生钝化加热时:剧烈反应,一般生成铁盐。二、金属与非氧化性酸反应的计算规律解答此类试题时,关键是确定金属与氢气或者酸与氢气之间的对应关系式,在根据试题所给的限定条件作出相应的解答。金属与非氧化性酸反应时,应注重下面四个方面的规律:1、 金属与酸反应均为氧化还原反应,且金属失去电子的物质的量等于酸得到电子的物质的量。2、 1mol
3、 a价的活泼金属与足量的非氧化性酸反应,可生成a/2 molH23、Na Mg Al与酸反应规律 酸足量(金属完全反应)时a. 等物质的量的不同金属与足量的酸反应时,产生H2的体积比等于金属元素的化合价之比。 即产生的气体Na :Mg:Al=1:2:3可简单记忆为:金属元素的化合价数对应H原子个数,如:Na H 1/2H2 Zn 2H H2 Al 3H 3/2H2b、相同质量的不同金属与足量酸反应时,产生H2的体积比等于金属的 之比。即产生的气体Na :Mg:Al=1/23:2/24:3/27c、不同化合价的金属与产生的氢气的物质的量之比分别为2:1, 1:1, 2:3d 、Na Mg Al与
4、足量的酸反应,要使产生氢气的量相同,消耗金属的质量最大的是钠,镁次之,铝最少。三者的物质的量之比为 1:1/2:3/2=6:3:2,质量之比为23:12:94、金属过量a. 相同物质的量的不同酸与足量金属反应时,产生H2的体积比等于酸的元数之比,与酸的强弱无关。b. 相同质量的不同酸与足量的金属反应时,产生H2的体积比等于 之比。c. 过量的金属与等物质的量酸反应时,钠产生氢气的量较多(过量的钠还可以与水反应)美铝产生氢气的量相等且取决于酸中H+的物质的量例题1 .金属钠1.15g跟水反应,得到100mL溶液,试计算:(1)生成的气体在标准状况下是多少升?(2)反应后所得溶液的物质的量浓度是多
5、少?解析:n(Na)=1.15g/23g/mol=0.05mol设生成气体的物质的量为n1,生成NaOH的物质的量为n22Na+2H2O=2NaOH+H22 2 n2 n1n1 n2=0.05mol则生成例题2. 将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol/L的盐酸中,同温同压下产生的气体体积比是()A123B311C632D111试题分析:2Na+2HCl=2NaCl+H2、Mg+2HCl=MgCl2+H2、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2,钠与盐酸反应时钠过量,过量的钠与水继续反应生成氢气,生成氢气共0.15mol,镁、铝与盐酸反应时镁和铝均过量,由盐酸计算出生成氢
6、气均为0.05mol。点评:钠与盐酸反应时,过量的钠继续与水反应例题3 a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应后,得到a g铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为( )A.1:7 B.7:1 C.7:8 D.8:7例题4 把足量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合溶液中,充分反应后,剩于金属粉末的质量相等,则原溶液中氢离子和硫酸根离子的物质的量浓度之比是( )A 2:7 B 3:8 C 1:2 D 1:4解析:假设原溶液中H2SO4和 CuSO4的物质的量分别x ,y三、金属与强氧化性酸反应的计算规律解答此类试题,应注重下面三个重要的规律:1、电子守恒例如:金属与硝酸反应
7、属于氧化还原反应,N原子得到电子的电子数等于金属原子失去的电子数。2、原子守恒例如:金属与硝酸反应时,根据N原子守恒,硝酸总的物质的量可按下式进行计算:n(HNO3) = n(金属)金属元素的化合价 + n(NO) + 2n(N2O4) + n(HNO3)3、利用离子方程式进行计算金属与硝酸和硫酸的混合溶液反应,当金属足量时,不能用金属与硝酸反应的化学方程式进行计算,应用离子方程式进行计算,因为生成的硝酸盐的NO借助H仍然能与金属反应。4. 当化学反应进行时,反应物不断被消耗。随反应的进行,反应物浓度不断改变,有的会造成产物的不同。如,过量Cu放入少量浓HNO3中,开始生成的气体是NO2,后来
8、生成的气体是NO;很稀的HNO3溶液与活泼金属反应还会有H2生成(非信息题可不考虑)。再如,过量活泼金属(如Zn)与少量浓H2SO4的反应,开始时生成的气体是SO2,后来生成的气体是H2。有的反应不再发生。如,过量Cu与少量浓H2SO4的反应,随反应的进行,浓H2SO4变成了稀H2SO4,Cu与稀H2SO4不再发生反应。再如,过量MnO2与少量浓盐酸的反应,随反应的进行,浓盐酸变成稀盐酸,不再与MnO2发生氧化还原反应。有些本来不能发生的反应,后来能够进行。如稀H2SO4溅在衣服上,水分蒸发后,变成浓H2SO4,也就能使布料脱水炭化。硝酸与金属反应的相关计算1. 向50 mL 18 molL1
9、的H2SO4溶液中加入适量的铜片并加热,充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量()A小于0.45 mol B等于0.45 molC在0.90 mol之间 D大于0.45 mol【解析】浓硫酸与铜可发生氧化还原反应,而稀硫酸与铜不发生反应。浓硫酸与铜反应时,随着反应进行,其浓度也逐渐下降,当浓硫酸变为稀硫酸时反应就会停止。因此,参加反应的硫酸实际量要比理论计算值小。据题意,被还原的硫酸物质的量理论值为n(H2SO4)18 mol/L0.05 L0.45 mol。答案A2. 将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L
10、。请回答:(1)NO的体积为_L,NO2的体积为_L。(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a molL1的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为_molL1(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水_g。【解析】(1)设生成NO的物质的量为x,生成NO2的物质的量为y。则有。解得x0.26 moly0.24 molV(NO)0.26 mol22.4 L/mol5.824 LV(NO2)0.24 mol22.4 L/mol5.376 L。(2)由原子守恒得:n(HNO3)n(气体)n(NaOH)所以
11、c(HNO3) molL1。(3)由得失电子守恒得:22n(H2O2)解得n(H2O2)0.51 mol,m(H2O2)57.8 g。【答案】(1)(2)3. 在100 mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4 mol/L和0.1 mol/L,向该混合液中加入1.92 g铜粉,加热充分反应后,所得溶液中Cu2的物质的量浓度是()A0.15 mol/L B0.225 mol/L C0.35 mol/L D0.45 mol/L解析:选B。由于本题溶液中存在HNO3、H2SO4,所以c(H)c(NO),而在Cu与HNO3反应中可知,实际参加反应的n(H)n(NO)82,所以要依据
12、离子方程式来计算。n(Cu) = = 0.03 mol n(H) = 0.1 L2 = 0.06 mol n(NO) = 0.1 L/L = 0.04 mol由于硫酸的存在,因而可用离子方程式进行计算:3Cu + 8H + 2 NO 3Cu + 2NO + 4H2O3 8 2根据过量判断,可根据H进行计算,则:n(Cu) = = 0.0225 molc(Cu) = = 0.225 mol/L 故选B较多时,反应后体积会变小,故变大、变小、不变均有可能。4某溶液中含H、SO、NO三种离子,其中H、SO的物质的量浓度分别为7.0 mol/L和2.0 mol/L。取该溶液20 mL,加入3.2 g铜
13、粉,加热使它们充分反应,产生的气体在标准状况下的体积约是()A0.75 L B0.336 L C1.5 L D0.448 L解析:选A。根据电荷守恒可得c(NO)3 mol/L利用离子方程式计算:3Cu 8H 2NO=3Cu22NO4H2O3 mol 8 mol 2 mol 2 mol mol 0.14 mol 0.06 mol n(NO)按上述关系反应时,铜的量不足,故V(NO)n(Cu)22.4 L/mol0.75 L。5在Fe、Cu的混合物中,加入一定量的稀硝酸并微热,充分反应后剩余金属a g。再向其中加入一定量的稀盐酸并加热,充分振荡后剩余金属b g,则()Aa可能等于b Ba一定小于
14、bCa可能大于b Da一定大于b解析:选D。在含有NO的溶液中加盐酸,相当于硝酸的存在,能够继续氧化金属,所以固体质量减少。6将过量铁粉放入100 mL 2 mol/L的HNO3溶液中,假设还原产物只有NO且HNO3完全反应,则参加反应的Fe的质量为()A2.8 gB5.6 gC4.2 g D11.2 g解析:选C。Fe先与稀HNO3反应,生成的Fe3再与Fe反应:2Fe3Fe=3Fe2,总方程式为:3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O,参加反应的HNO3的总的物质的量为0.120.2(mol),则参加反应的Fe的质量为0.2564.2(g)。7100 mL 2 mol/L
15、的稀硝酸与1.92 g铜充分反应后:(1)产生的气体是_,在标准状况下的体积为_L,反应过程中转移的电子数为_mol。(2)若溶液的体积不变,则反应后溶液中的H物质的量浓度为_mol/L,NO物质的量浓度为_mol/L。解析:(1)首先分析Cu和稀HNO3谁过量:n(HNO3) 0.1 L2 mol/L0.2 mol。n(Cu)0.03 mol,故铜不足,则产生n(NO)0.02 mol,即标准状况下V(NO)0.02 mol22.4 Lmol10.448 L。转移的电子数n(e)n(Cu)20.03 mol20.06 mol。(2)因为反应消耗n(H)0.08 mol,余n(H)0.2 mo
16、l0.08 mol0.12 mol,即反应后c(H)1.2 mol/L。反应消耗n(NO)n(NO)0.02 mol;余n(NO)0.2 mol0.02 mol0.18 mol,即反应后c(NO)1.8 mol/L。8为了测定某铜银合金的组成,将30.0 g合金溶于80 mL 13.5 molL1的浓硝酸中,待合金完全溶解后,收集到气体6.72 L(标准状况)并测得溶液中H的物质的量浓度为1 molL1,假设反应后溶液的体积仍为80 mL,计算:(1)被还原的硝酸的物质的量。(2)合金中银的质量分数。解析:(1)HNO3和金属反应时还原得到的产物为NO或NO2,由于试题给出收集到的气体在标准状
17、况下为6.72 L,因此不论其中NO和NO2的相对含量各是多少,其物质的量之和应该跟被还原的HNO3的物质的量相等,即0.300 mol。(2)由于反应后溶液中H的物质的量浓度为1 molL1,可知HNO3剩余且可求出其量。用HNO3的总量减去剩余量就是参加反应的HNO3的量。将参加反应的HNO3的总量减去第(1)小题中所求出的被还原的HNO3的物质的量,剩余的就是反应中与生成的Ag和Cu2成盐的NO的物质的量,也就是成盐的那部分HNO3的物质的量。反应后溶液中c(H)1 molL1,则参加反应的HNO3的物质的量为:(13.5 molL11 molL1)0.080 L1.00 mol。与Ag
18、和Cu2结合的NO的物质的量应为:1 mol0.300 mol0.700 mol。设合金中Ag的质量为x,则:120.700 mol,解得x10.8 g,合金中Ag的质量分数为100%36.0%。答案:(1)被还原的硝酸的物质的量为0.300 mol。(2)合金中银的质量分数为36.0%。9. 足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/L NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是()A60 mLB45 mLC30 mLD1
19、5 mL解析铜与浓硝酸反应,铜失去电子,浓硝酸得到电子生成氮氧化物,反应后,这些氮氧化物与氧气和水作用又变为硝酸,故它们把得到的电子又全部转移给了氧气,根据电子守恒有n(Cu)2en(O2)4e4e,解之得n(Cu)0.15mol,即n(Cu2)n(Cu)0.15mol;由于铜是足量的,硝酸无剩余,溶液中的溶质只有硝酸铜,根据Cu22NaOH可得:V(NaOH)n(Cu2)2(5mol/L)0.15mol2(5mol/L)0.06 L,10物质的量之比为2:5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是()A1:4
20、B1:5 C2:3 D2:511在浓硝酸中放入铜片: (1)反应开始的化学方程式为_。现象是_(2)若铜有剩余,则反应快要结束时的化学方程式是_。(3)待反应停止时,再加入少量质量分数为25%的稀硫酸,这时铜片上又有气泡产生,其原因是_。(4)若将铜与一定量的浓硝酸反应,铜耗完时,共产生气体(NO和NO2的混合物)5.6 L(标准状况下)。则所消耗的硝酸的物质的量是_,所得气体的平均相对分子质量是_。(5)向100 mL pH0的硫酸和硝酸的混合液中投入铜粉,微热使反应充分完成后,生成NO气体448 mL(标准状况下)。则反应前的混合溶液中硝酸的物质的量浓度为_。解析:有关金属与硝酸反应的计算
21、是高考考查的热点,在解答问题的时候要多从原子守恒和电子守恒的角度进行思考,如硝酸在反应中有两个去处:一个是硝酸盐;一个是NO或NO2气体。在计算时可以从这两个角度入手,解答有关硝酸消耗的题目。n(NOx)0.25mol,故消耗n(HNO3)2n(Cu)n(NOx)20.25mol0.65mol。设产生NO2的物质的量为x,则NO的物质的量为(0.25x)。根据得失电子守恒,得下列方程x1(0.25molx)32解得:x0.175mol。mol1,故所得气体的平均相对分子质量为41.2。(5)n(Cu)0.05mol、n(H)0.1mol、n(NO)0.02mol,依3Cu8H2NO=3Cu22
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