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

+2NO

3Cu

+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．1.5LD．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bB．a一定小于b

C．a可能大于bD．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．4.2gD．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）＝0.1L×2mol/L＝0.2mol。

n（Cu）＝

＝0.03mol，故铜不足，则产生n（NO）＝

＝0.02mol，即标准状况下V（NO）＝0.02mol×22.4L·mol－1＝0.448L。

转移的电子数n（e－）＝n（Cu）×2＝0.03mol×2＝0.06mol。

（2）因为反应消耗n（H＋）＝0.08mol，余n（H＋）＝0.2mol－0.08mol＝0.12mol，即反应后c（H＋）＝

＝1.2mol/L。

反应消耗n（NO

）＝n（NO）＝0.02mol；余n（NO

）＝0.2mol－0.02mol＝0.18mol，即反应后c（NO

）＝

＝1.8mol/L。

答案：

（1）NO　0.448　0.06　

（2）1.2　1.8

8．为了测定某铜银合金的组成，将30.0g合金溶于80mL13.5mol·L－1的浓硝酸中，待合金完全溶解后，收集到气体6.72L（标准状况）并测得溶液中H＋的物质的量浓度为1mol·L－1，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NO或NO2，由于试题给出收集到的气体在标准状况下为6.72L，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

＝0.300mol。

（2）由于反应后溶液中H＋的物质的量浓度为1mol·L－1，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＋）＝1mol·L－1，

则参加反应的HNO3的物质的量为：

（13.5mol·L－1－1mol·L－1）×0.080L＝1.00mol。

与Ag＋和Cu2＋结合的NO

的物质的量应为：

1mol－0.300mol＝0.700mol。

设合金中Ag的质量为x，则：

×1＋

×2＝0.700mol，

解得x＝10.8g，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0.300mol。

（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1.68LO2（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．60mL　　　B．45mL　　　C．30mL　　　D．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）×2e－＝n（O2）×4e－＝

×4e－，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Cu2＋～2NaOH可得：

V（NaOH）＝n（Cu2＋）×2÷（5mol/L）＝0.15mol×2÷（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（　　）

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____________________

（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12.8g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）5.6L（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________。

（5）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）＝2×

＋0.25mol＝0.65mol。

设产生NO2的物质的量为x，则NO的物质的量为（0.25－x）。

根据得失电子守恒，得下列方程

x×1＋（0.25mol－x）×3＝

×2

解得：

x＝0.175mol。

＝41.2g·mol－1，

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3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知生成0.02molNO，消耗0.03molCu、0.08molH＋，所以Cu、H＋过量，NO

反应完全，n（HNO3）＝n（NO

）＝0.02mol。

答案：

（1）Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　铜片逐渐溶解，溶液逐渐为蓝，有红棕色气体逸出

（2）3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

（3）加入稀硫酸后，原溶液中的NO

与H2SO4提供的H＋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+8HNO3（稀）====3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

（4）0.65mol　41.2（5）0.2mol·L－1

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

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x气体。

再向所得溶液中加入过量的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．0.3molNO2和0.3molNO

B．0.2molNO2和0.1molN2O4

C．0.1molNO、0.2molNO2和0.05molN2O4

D．0.6molNO

解析：

氢氧根离子的质量是（21.4—11.2）g，物质的量为0.6mol，由电荷守恒知转移的电子数为0.6mol，根据N元素的化合价变化可知，A转移电子1.2mol，B转移电子0.4mol，C转移电子0.6mol，D转移电子1.8mol，C项正确。

答案：

C

14.14g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1.12L（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（　　）。

A.9.6gB.6.4gC.4.8gD.3.2g

解析:

Cu、Ag合金与HNO3反应过程如下:

Cu、Ag与HNO3反应是氧化还原反应,Cu、Ag失电子,HNO3得电子,生成NO2或NO。

由于NO2、NO、O2都被水吸收生成HNO3,即NO2、NO又将电子转移给O2,所以在整个反应过程中,相当于Cu、Ag失的电子给0.05molO2,0.05molO2得电子物质的量=0.05mol×4=0.2mol。

设Cu为xmol、Ag为ymol,则有:

解之得,

所以铜的质量为:

m（Cu）=0.05mol×64g·mol-1=3.2g。

答案:

D

15.

（1）mg铁屑与含有ngHNO3的硝酸溶液恰好完全反应,若m∶n=1∶2.7,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）。

（2）含ngHNO3的稀硝酸溶液恰好使5.6g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∶2.7,物质的量之比为5∶12,因此方程式中Fe和HNO3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+8HNO3

3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O,n的取值为16.8,铁也可能全部被氧化成三价:

Fe+4HNO3

Fe（NO3）3+NO↑+2H2O,n的取值为25.2。

答案:

（1）5Fe+12HNO3

5Fe（NO3）2+N2↑+6H2O

（2）16.8≤n≤25.2

16：

铜和镁的合金4.6g完全溶解于浓硝酸中，若反应中硝酸被还原只产生4.480L的NO2气体和0.336L的N2O4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.7.04gB.8.26gC.8.51gD.9.02g

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：

Cu～Cu（OH）2～2e

～2OH

Mg～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OH

的质量之和，而OH

的物质的量又等于反应中电子转移的物质的量，则：

n（OH

）=n（e

）=

+

=0.23mol

m（沉淀）=4.6g+0.23mol×17g/mol=8.51g故选C。

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（   ）

A．3/8molB．3molC．3/2molD．2/3mol

分析：

铜和稀硝酸发生3Cu+8HNO3（稀）═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，如是很稀的硝酸，可能发生4Cu+10HNO3（稀）=4Cu（NO3）2 +NH4NO3+5H2O，结合反应的方程式计算该题．

解答：

解：

铜和稀硝酸发生3Cu+8HNO3（稀）═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，被还原的硝酸等于生成NO的物质的量，

则3Cu+8HNO3（稀）═3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

 3             2

 n             1mol

n=3/2mol，

如是很稀的硝酸，可能发生4Cu+10HNO3（稀）=4Cu（NO3）2 +NH4NO3+5H2O，如果有1mol的硝酸被还原，则被氧化的铜的物质的量为0.25mol，只有C符合，

18.1.92g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）=1.9