例谈硝酸与铜反应的几种常见计算

摘要:在铜与硝酸的反应中，一般来说，浓硝酸产生NO2，稀硝酸产生NO，由于产物比较复杂，有的时候还要涉及到多步反应，甚至是循环反应，必须要有清晰的思路和正确的方法，以避免出错。
　　关键词:硝酸;铜;计算;反应
　　
　　在铜与硝酸的反应中，一般来说，浓硝酸产生NO2，稀硝酸产生NO，随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐减小，产物由NO2变为NO，最终得到的是NO与NO2的混合物。参加反应的硝酸转化为生成物时，分为以下三部分:被还原的产物NO2、NO和未被还原的Cu(NO3)2。可以看出被还原的硝酸无论生成NO还是生成NO2，在分子中均含一个氮原子，所以生成气体的物质的量与被还原的硝酸的物质的量应相等。
　　在解铜与硝酸反应的计算题时，可以抓住“一个关系”“两个守恒”“一个技巧”。
　　一个关系:起酸性作用的硝酸的物质的量是金属物质的量和金属所带电荷的乘积。
　　两个守恒:氮元素原子守恒和反应得失电子守恒。
　　一个技巧:利用离子方程式计算。
　　例1:1.92克铜片与一定量的浓硝酸作用收集到标准状况下的NO2和NO气体共1.12升，金属铜恰好完全反应，则反应中消耗的硝酸的物质的量为多少摩尔?被还原的硝酸的物质的量是多少摩尔?转移电子共多少摩尔?
　　分析:参加反应的硝酸等于被还原的硝酸加上未被还原起酸性作用的硝酸。被还原的硝酸的物质的量等于气体的物质的量:1.12L÷22.4L/mol=0.05mol;起酸性作用的硝酸的物质的量等于铜的物质的量的二倍，即(1.92÷64)×2=0.06mol。所以，参加反应的硝酸的物质的量等于0.05mol+0.06mol=0.11mol。转移电子的物质的量等于铜失去电子的物质的量:
　　(1.92÷64)×2=0.06mol
　　例2:足量的铜与一定量的浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO、NO2、N2O4的混合气体，这些气体与1.68升标准状况的氧气混合后缓缓通入水中，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的NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是多少毫升? 免费论文下载中心 　　分析:此题应用电子守恒法来解答比较简单。铜失去电子给硝酸中的氮元素，氮原子得电子变为NO、NO2、N2O4的混合气体，这些气体在与氧气混合后通入水中时发生氧化还原反应，混合气体中氮原子失去电子重新生成硝酸，这部分硝酸和与铜反应做氧化剂的硝酸的量相等;氧气得电子，在整个过程中铜失去电子数等于氧气得到电子数，硝酸中的氮原子只是起到一个传递电子的作用。所以参加反应的铜的物质的量为:
　　(1.68L÷22.4L/mol)×2=0.15mol。消耗NaOH溶液的体积为:0.15×2÷5=0.06L=60ml。
　　另外，如果遇到HNO3和h3SO4的混合溶液与足量的金属铜反应时，不能用金属与HNO3反应的化学方程式计算，而应用离子方程式计算，因为生成的硝酸盐中的NO3-借助于H+仍继续与金属反应。
　　例3:某100ml的混合酸中HNO3的物质的量浓度为0.4mol/L，h3SO4的物质的量浓度为0.2mol/l，向其中加入2.56克铜粉，待充分反应后，溶液中Cu2+的物质的量浓度为多少?反应后放出NO气体的物质的量为多少?
　　分析:此题应该用离子方程式计算，3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4h3O其中H+的物质的量为0.4×0.1+0.2×2×0.1=0.08mol，Cu的物质的量为2.56÷64=0.04mol
　　
　　3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4h3O
　　 3 82 ?摇2
　　 0.04?摇0.08?摇 0.04 n(NO)
　　经比较可知H+的量不足，应该按H+的量计算。3/n(Cu)=8/0.08，所以n(Cu)=0.03mol
　　C(Cu2+)=0.03÷0.1=0.3mol/L，8/0.08=2/n(NO)，n(NO)=0.02
　　当然，铜与硝酸反应的计算，还有许多的变换形式，只要掌握了它的反应原理，在计算中就不易出错。 免费论文下载中心