4 考察对铜与硝酸反应实质的理解(利用离子方程式判断过量求解)

例4 有硫酸与硝酸的混合液,取出其中10ml,加入足量的BaCl₂溶液,将生成的沉淀过滤洗涤,干燥称得质量为9.32g.另取这种溶液10ml与4mol/L的NaOH溶液25ml恰好中和.

求①混合液中H₂SO₄与HNO₃的物质的量浓度是多少？

②另取10ml的混合液与0.96g铜粉共热时，有多少ml气体产生?

解析:由题意知硫酸钡的物质的量:n(BaSO₄)=n(H₂SO₄)= 9.32g/233g/moL=0.04mol, 溶液中的H⁺与NaOH反应,n(NaOH)=n(H⁺)=0.025L×4mol/L=0.1mol, n(HNO₃)=0,1mol－2 n(H₂SO₄)== 0.02mol, c(H₂SO₄)=4mol/L,c(HNO₃) =2moL/L;

(2)溶液中的n(H⁺)=0.04×2+0.02=0.10mol, n(HNO₃)=0.02mol,n(Cu)=0.015mol,由化学反应3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O,因此与0.015mol的Cu反应需要的H⁺的物质的量为0.04mol<0. 1mol同理反应掉的NO₃^-的物质的量为0.01mol<0.02mol,所以H⁺与NO₃^-均过量,Cu全部溶解,生成的NO的体积应据Cu的物质的量来计算,即n(NO)=2/3×0.015=0.01mol,所以V(NO)=0.224L.

5 考察硝酸的还原产物中氮元素的化合价(假设法求解)

例5:锌与硝酸反应,若有1mol硝酸参加法院，则有0.8mol的电子发生转移,此时硝酸的还原产物中N元素的化合价

A +4   B   +1    C+2     D－3

解析:从题目的所述中可知,若有8mol的电子转移,就有4mol的锌被氧化,有10mol的硝酸参加反应,其中有8mol的硝酸转化为Zn(NO₃)₂,还有2molHNO₃,可能有以下情况:

①若2mol的硝酸全部被还原,则N的化合价应降为(+5－8/2)=+1.此时产物为N₂O

②若2mol的硝酸只有1molHNO₃被还原, 则N的化合价应降为(+5－8)=－3此时产物为NH₄NO₃