金属与酸反应的规律大总结.doc
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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1︰3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、1mola价的活泼金属与足量的非氧化性酸反应,可生成a/2molH2
3、NaMgAl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~1/2H2Zn~2H~H2Al~3H~3/2H2
b、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:
3/27
c、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:
3
d、NaMgAl与足量的酸反应,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:
9
4、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n2
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
221
0.05moln2n1
n1=0.025moln2=0.05mol
则生成气体的体积为V=0.025mol×22.4L/mol=0.56L
所得溶液的物质的量浓度是:
c=0.05mol/0.1L=0.5mol/L
例题2.将钠、镁、铝各0.3mol分别放入100mL1mol/L的盐酸中,同温同压下产生的气体体积比是( )
A.1∶2∶3
B.3∶1∶1
C.6∶3∶2
D.1∶1∶1
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3ag铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应后,得到ag铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为()
A.1:
7B.7:
1C.7:
8D.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()
A2:
7B3:
8C1:
2D1:
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,①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。
②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。
③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50mL18mol·L-1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0.45molB.等于0.45mol
C.在0.45~0.90mol之间D.大于0.45mol
【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)=×18mol/L×0.05L=0.45mol。
答案 A
2.将32.64g铜与140mL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11.2L。
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VmLamol·L-1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________mol·L-1
(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x=0.26mol y=0.24mol
V(NO)=0.26mol×22.4L/mol=5.824L
V(NO2)=0.24mol×22.4L/mol=5.376L。
(2)由原子守恒得:
n(HNO3)=n(气体)+n(NaOH)
所以c(HNO3)=mol·L-1。
(3)由得失电子守恒得:
2×=2n(H2O2)
解得n(H2O2)=0.51mol,m(H2O2)==57.8g。
【答案】
(1)5.824 5.376
(2) (3)57.8
3.在100mL混合液中,HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4mol/L和0.1mol/L,向该混合液中加入1.92g铜粉,加热充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是( )
A.0.15mol/LB.0.225mol/LC.0.35mol/LD.0.45mol/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)=8∶2,所以要依据离子方程式来计算。
n(Cu)==0.03mol
n(H)=0.1L×0.4mol/L+0.1L×0.1mol/L×2=0.06mol
n(NO)=0.1L×0.4mol/L=0.04mol
由于硫酸的存在,因而可用离子方程式进行计算:
3Cu+8H+2NO3Cu+2NO↑+4H2O
382
0.03mol0.06mol0.04mol
根据过量判断,可根据H进行计算,则:
n(Cu)==0.0225mol
c(Cu)==0.225mol/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7.0mol/L和2.0mol/L。
取该溶液20mL,加入3.2g铜粉,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( )
A.0.75LB.0.336LC.1.5L D.0.448L
解析:
选A。
根据电荷守恒可得c(NO)=3mol/L
利用离子方程式计算:
3Cu+ 8H+ +2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O
3mol8mol2mol2mol
mol0.14mol0.06moln(NO)
按上述关系反应时,铜的量不足,故V(NO)=n(Cu)×22.4L/mol≈0.75L。
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ag。
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bg,则( )
A.a可能等于b B.a一定小于b
C.a可能大于b D.a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100mL2mol/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( )
A.2.8g B.5.6g
C.4.2g D.11.2g
解析:
选C。
Fe先与稀HNO3反应,生成的Fe3+再与Fe反应:
2Fe3++Fe===3Fe2+,总方程式为:
3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,参加反应的HNO3的总的物质的量为0.1×2=0.2(mol),则参加反应的Fe的质量为×0.2×56=4.2(g)。
7.100mL2mol/L的稀硝酸与1.92g铜充分反应后:
(1)产生的气
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