金属与酸反应的规律大总结.docx
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金属与酸反应的规律大总结
、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+NOf+2H20
铁过量:
3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NOT+4H20
铁与浓硝酸反应,还原产物一般为NO:
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
^化合^价
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
相对原子质量
的气体Na:
MgAI=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Ha的体积比等于酸的元数之比,与酸的强弱无关。
酸的元数
b.相同质量的不同酸与足量的金属反应时,产生Ha的体积比等于之比。
相对分子质量
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)=23g/mol=
设生成气体的物质的量为n1,生成NaOH的物质的量为他
2Na+2HO===2NaOH+H
221
n2n1
m=n2=
则生成气体的体积为V=xmol=
所得溶液的物质的量浓度是:
c==L
例题2.将钠、镁、铝各mol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:
3B.3:
1:
1C.6:
3:
2D.1:
1:
1
试题分析:
2Na+2HCI=2NaCI+Hf、Mg+2HCI=MgC+H4、2Al+6HCl=2AlCl3+3H4,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,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。
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HSO的CuSO溶液完全反应后,得到ag铜,则参与反应的CuSO与HSQ的物质的量之比为()
:
7:
1:
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()
解析:
假设原溶液中H2SO4和CuSO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(HNO)总=n(金属)X金属元素的化合价+n(NOx)+2n(N2Q)+n(HNO3)剩余
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NQ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。
口,过量Cu放入少量浓HNO中,开始生成的气体是NO,后来生成的气体是NQ很稀的HNO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HSO的反应,开始时生成的气体是SO,后来生成的气体是H。
②有的反应不再发生口,过量Cu与少量浓H2SQ的反应,随反应
的进行,浓H2SQ变成了稀H2SQ,Cu与稀H2SQ不再发生反应。
再如,过量MnO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MnO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H2SQ溅在衣服上,水分蒸发后,变成浓HbSQ,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的H2SQ溶液中加入适量的铜片并加热,充分反应后,被还原的HbSQ的物质的
量()
A.小于molB.等于mol
C.在〜mol之间D.大于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
1
算值小。
据题意,被还原的硫酸物质的量理论值为n(H2SO)=寸18mol/LXL=mol。
答案A
2.将g铜与140mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NQ混合气体在标准状况下的体积
为L。
请回答:
(1)N0的体积为L,NO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一1
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO,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NO的物质的量为y。
则有错误!
。
解得x=moly=mol
V^NO)=moixL/mol=L
V^NQ)=molxL/mol=L。
(2)由原子守恒得:
n(HNQ)=n(气体)+n(NaOH)
所以c(HNO)=错误!
mol-L「I
⑶由得失电子守恒得:
2X错误!
=2n(H2O2)
解得n(H2Q)=mol,n(H2Q)=错误!
=g。
【答案】
(1)
(2)错误!
(3)
3.在100mL混合液中,HNO和HaSQ的物质的量浓度分别是mol/L和mol/L,向该混合液中加入g铜粉,加热充分反应后,所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是()
A.mol/LB.mol/LC.mol/LD.mol/L
解析:
选B。
由于本题溶液中存在HNOH2SQ,所以C(H+)>c(NO^),而在Cu与HNO反应中可知,实际参
加反应的n(H*):
n(NOT)=8:
2,所以要依据离子方程式来计算。
n(Cu)=j92g=mol
64g/mol
n(H)=LxL+xLx2=mol
n(NO3)=LxL=mol
由于硫酸的存在,因而可用离子方程式进行计算:
3Cu+8H+2NO33Cu2+2NOT+4H2。
根据过量判断,可根据H进行计算,则:
n(Cu2)=30.06mol=mol
8
c(Cu2)=0.0225m°l=mol/L故选B
0.1L
较多时,反应后体积会变小,故变大、变小、不变均有可能。
mol/L和mol/L。
取该溶
4•某溶液中含J、SCT、NQ三种离子,其中』、SCT的物质的量浓度分别为
液20mL,加入g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.LB•LC•LD.L
解析:
选A。
根据电荷守恒可得c(NO3)=3mol/L
利用离子方程式计算:
+—2+
3Cu+8H+2NO3===3Cu+2NOT+4fO
3mol8mol2mol2mol
错误!
molmolmoln(NO)
2
按上述关系反应时,铜的量不足,故V(NO)=3n(Cu)xL/mol~L。
3
ag。
再向其中加入一定
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.a可能等于b
B.a一定小于b
量的稀盐酸并加热,充分振荡后剩余金属bg,则()
C.a可能大于bD.a一定大于b
解析:
选d在含有NQ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HNO溶液中,假设还原产物只有NO且HNO完全反应,则参加反
应的Fe的质量为()
A.gB.g
C.gD.g
解析:
选CoFe先与稀HNO反应,生成的Fe3+再与Fe反应:
2Fe3++Fe===3Fd+,总方程式为:
3Fe+8HNQ稀)===3Fe(NQ)2+2NOT+4fO,参加反应的HNO的总的物质的量为x2=(mol),则参加反应的Fe的质—3
量为oXX56=(g)o
8
7.100mL2mol/L的稀硝酸与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『物质的量浓度为mol/L,NQ物质的量浓度为
mol/L。
解析:
(1)首先分析Cu和稀HNO谁过量:
n(HNO)=Lx2mol/L=mol。
n(Cu)=错误!
=mol,故铜不
足,则产生
2xmol,—!
—
n(NO)=3=mol,即标准状况下V(NO)=molxL•mol=L。
转移的电子数n(e)=
n(Cu)x2=
molx2=mol。
⑵因为反应消耗n(H+)=mol,余n(H+)=mol—mol=mol,即反应后c(H+)=错误!
=mol/L。
反应
消耗n(NO—)=n(NO)=mol;余n(NOT)=mol—mol=mol,即反应后c(NO—)=错误!
=mol/L。
答案:
(1)NO
(2)
&为了测定某铜银合金的组成,将g合金溶于80mLmol•L1的浓硝酸中,待合金完全溶解后,收集
到气体L(标准状况)并测得溶液中H*的物质的量浓度为1moljT,假设反应后溶液的体积仍为80mL,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NC或NQ,由于试题给出收集到的气体在标准状况下为L,
因此不论其中NC和NC的相对含量各是多少,其物质的量之和应该跟被还原的HNC的物质的量相等,即错误!
=mol。
_L—1
⑵由于反应后溶液中H的物质的量浓度为1mol•L,可知HNC剩余且可求出其量。
用HNC的总量减
去剩余量就是参加反应的HNC的量。
将参加反应的HNC的总量减去第
(1)小题中所求出的被还原的HNC的物
质的量,剩余的就是反应中与生成的Ag+和Cu2+成盐的NC的物质的量,也就是成盐的那部分HNC的物质的量。
反应后溶液中c(H+)=1mol・Lt,
则参加反应的HNC的物质的量为:
mol•L—1mol•L)XL=mol。
与Ag+和Cu2+结合的NC_的物质的量应为:
1mol—mol=mol。
x
108g•mol
30g—x
64g•mol
mol,
设合金中Ag的质量为x,则:
解得x=g,合金中Ag的质量分数为错误!
X100%r%答案:
(1)被还原的硝酸的物质的量为mol。
(2)合金中银的质量分数为%
9.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO、N2Q、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(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/LNaOH溶液至
Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是()
A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL
[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)X2e_=n(O2)X4e_
=错误!
X4e_,解之得n(Cu)=,即卩n(Cu2+)=n(Cu)=;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CiT〜2NaOH可得:
V(NaOH)=n(Cu2+)X2-(5mol/L)=X2-(5mol/L)=0.06L,
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NbO,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()
A.1:
4B.1:
5C.2:
3D.2:
5
11.在浓硝酸中放入铜片:
(1)反应开始的化学方程式为。
现象是
⑵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
⑷若将12.8g铜与一定量的浓硝酸反应,铜耗完时,共产生气体(NO和NO的混合物)5.6L(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。
⑸向100mLpH^0的硫酸和硝酸的混合液中投入3.2g铜粉,微热使反应充分完成后,生成NO气体448mL(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NO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(NCX)=错误!
=,故消耗n(HNO)=2n(Cu)+n(NO)=2X错误!
+=。
设产生NO的物质的量为x,贝UNO的物质的量为一X)。
根据得失电子守恒,得下列方程
xx1+—X)X3=错误!
X2
解得:
x=。
—1
M=41.2g•mol,
故所得气体的平均相对分子质量为。
(5)n(Cu)=、n(H+)=、n(NO)=,依3Cu+8H++2NQ===3C『+2NOT+4f0可知生成NO,消耗Cu、H+,所以Cu{过量,NO—反应完全,n(HNQ)=n(NO—)=。
答案:
(1)Cu+4HNO(浓)===Cu(NO)2+2NOf+2f0铜片逐渐溶解,溶液逐渐为蓝,有红棕色气体逸出
(2)3Cu+8HNQ稀)===3Cu(NO)2+2NOT+4HzO
(3)加入稀硫酸后,原溶液中的NO与HSQ提供的{构成具有强氧化性的稀硝酸有了强氧化性的条件,
又能与过量的Cu反应3CU+8HNO稀)====3Cu(NQ)2+2NOT+4H2O
—1
(4)(5)•L
12.某稀硝酸中,加入5.6g铁粉充分反应后,铁粉全部溶解,放出NO气体,溶液质量增加3.2g,所得溶液
中Fe2+>Fe3+的物质的量之比为()
A.1:
1B.2:
1C.3:
2D.4:
1
x气体。
再向所得溶液中加入过量的
)
13•将11.2gMg-Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中,收集反应产生的
NaOH溶液,产生21.4g沉淀。
根据题意推断气体x的成分可能是(
A.NO2和NO
B.NO2和N2C4
C.NO、NC2和N2Q
D.NO
解析:
氢氧根离子的质量是一g,物质的量为,由电荷守恒知转移的电子数为,根据N元素的化合价变化
可知,A转移电子,B转移电子,C转移电子,D转移电子,C项正确。
答案:
C
g铜、银合金与一定量某浓度的硝酸溶液完全反应,将放出的气体与L(标准状况下)氧气混合通入水中,恰好
全部被水吸收,则合金中铜的质量是()。
解析:
Cu、Ag合金与HNO反应过程如下
CuAg与HNO反应是氧化还原反应,Cu、Ag失电子,HNO得电子,生成NO或NO由于NO、NOQ都被水
吸收生成HNO即NO、NO又将电子转移给O2,所以在整个反应过程中,相当于CuAg失的电子给molO,mol
O得电子物质的量=molx4=mol。
设Cu为xmol、Ag为ymol,则有:
+108y=14、
a=0.05
[2\y~Oh2解之得,
1/=0.1
-1
所以铜的质量为:
n(Cu)=molx64g•mol=g。
答案:
D
15.
(1)mg铁屑与含有ngHNO的硝酸溶液恰好完全反应,若m:
n=1:
该反应的化学方程式为(假设还原产物只有一种,且只生成一种盐)。
⑵含ngHNO3的稀硝酸溶液恰好使g铁粉完全溶解,若有n/4gHNO3被还原成NO无其他还原产物),则n的范围为。
解析:
(1)中铁屑和硝酸的质量之比为1:
物质的量之比为5:
12,因此方程式中Fe和HNO的化学计量数确定
下来为5和12。
(2)中铁可能全部被氧化成二价,则化学方程式为3Fe+8HNO3Fe(NQ)2+2N6+4H2O,n的取值为,铁也可能
全部被氧化成三价:
Fe+4HNOFe(NO3)3+NOt+2H2O,n的取值为。
答案:
(1)5Fe+12HNO35Fe(NO3)2+N4+6H2O
(2) 16: 铜和镁的合金g完全溶解于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原只产生L的NO气体和L的20气体(都已 折算到标准状况下),在反应后的溶液中,加入足量的NaOH溶液,生成沉淀的质量是() A.gB.gC.gD.g 解析: 根据题意,可找到金属与沉淀以及电子转移数之间的对应关系式: OH的质量之和,而OH的物质的量又 Cu〜Cu(OH)2〜2e〜2OHMg〜Mg(OH)2〜2e〜2OH 由上述关系式可知: 合金与沉淀相比较,沉淀的质量等于合金与 等于反应中电子转移的物质的量,则: 17.在铜与稀硝酸的反应中,如果有 1mol硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为( m(沉淀)=g+molx17g/mol=g故选C。 A.3/8molB.3molC.3/2molD.2/3mol 分析: 铜和稀硝酸发生3Cu+8HNO(稀)一3Cu(NO)2+2NOT+4H2O,如是很稀的硝酸,可能发生4CU+10HNO (稀)=4Cu(NO)2+NHNO+5H2O,结合反应的方程式计算该题. 解答: 解: 铜和稀硝酸发生3Cu+8HNO(稀)一3Cu(NO)2+2NOT+4H2O,被还原的硝酸等于生成NO的物质的 量, 则3Cu+8HNO(稀)一3Cu(NO)2+2NOT+4H2O 32 n1mol n=3/2mol, 如是很稀的硝酸,可能发生4Cu+10HNO(稀)=4Cu(NO)2+NHNO+5HO,如果有1mol的硝酸被还原,则被 氧化的铜的物质的量为,只有C符合, 18.铜投入到一定量的浓硝酸中,铜完全溶解,生成的气体颜色越来越浅,共收集到标准状态下672mL气体.问: (1)被还原的硝酸的物质的量是多少? 参加反应的硝酸的物质的量是多少? (2)生成的气体组成是什么,体积各是多少? 解析: n(Cu)=十64g/mol= n(气体)=十mol= Cu+4HNO(浓)一3Cu(NO)2+2NOf+HO xmol2xmol 3Cu+8HNO(稀)一3Cu(NO)2+2NOT+4HO ymol2ymol/3 x+y= 2x+2y/3=x=y= 被还原的n(HNO3)=2x+2y/3= 参加反应的硝酸的物质的量是4x+8y/3= 气体成分为NO,NO2 n(NO)=2y/3=,V(NO)=*mol==336ml n(NO2)=2x=,V(NO2)=*mol==336ml 19.铜投入一定量的浓硝酸中,铜完全溶解,生成的气体颜色越来越浅,共收集到标准状况下的气体672mL,将盛有该气体的容器倒扣在水中,通入标准状况下一定体积的氧气,恰好使气体完全溶于水中,则通入氧气的体积是(D) 20.将铜投入一定量的浓硝酸中,铜完全溶解,生成气体颜色越来越浅,共收集到672ml气体(标准状况), 将盛有此气体的容器倒扣在水中,通入少量氧气,最后剩余气体224ml(标准状况)。 则通入的氧气在标准 状况下的体积为() A.504mlB.168mlC.336mlD.224ml 分析: 672ml气体应该是NO2和NO的混合物,物质的量是十mol=。 通入氧气后剩余的气体一定是NQ物 质的量是。 铜在反应中共失去电子,则根据电子的得失守恒可知,消耗氧气的物质的量是,在标准状况 下的体积是xmol==168ml,答案选B。 21.将足量的铜与一定体积10mol? L-1的浓硝酸充分反应,得到Cu(NQ3)2溶液和NQ、NQ混合气体,将集满 混合气体的容器倒扣在水中,通入Q(标准状况)后,所有气体完全被水吸收生成硝酸.发生反应为: 4NQ+Q+2H2Q=4HNQ4NQ+3(2+2HzQ=4HNO若向所得Cu(NQ)2溶液中加入5mol? L-1NaQH溶
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- 金属 反应 规律 总结