31種解題方法讓你考試無憂（11）
濃度不同產物異
化學上有許多產物，跟反應物濃度關系密切。鑒于高考常據此設計難題，本篇總結了這些反應。
●難點磁場
請試做下列題目，然后自我界定學習本篇是否需要。
(1)計算HNO3被還原的物質的量；
(2)計算合金中銀的質量分數。
●案例探究
[例題]38.4 mg銅跟適量濃硝酸反應，銅全部作用后，共收集到氣體22.4 mL(標準狀況)，反應消耗HNO3的物質的量可能是
C.2.20×10－3 mol D.2.40×10－3 mol
(忽視NO2與N2O4的相互轉化)
命題意圖：考查學生對反應條件――濃度變化時產物種類變化的認識。屬化學教學中要求具備的能力。
知識依托：Cu與濃、稀HNO3的反應。
錯解分析：忽視了Cu與稀HNO3的反應，就會錯選D；只運用Cu與稀HNO3反應解題，就會錯選B。
解題思路：隨著反應的進行，硝酸的濃度逐漸變小，產生的氣體可能是純凈的NO2，也可能是NO2和NO的混合物。
n(Cu)=38.4
mg÷
n(g)=22.4
mL÷
這樣，發生的反應可能是下列①一個，也可能是①②兩個：
①Cu＋4HNO3(濃)====Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②3Cu＋8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
于是，本題有以下多種解法。
方法1(極值法)：若產生的氣體全部是NO2，由化學方程式①得：
n(HNO3)=4n(Cu)=0.600 mmol×4=2.40 mmol
n(NO2)=2n(Cu)=0.600 mmol×2=1.20 mmol
V(NO2)=1.20
mmol×
可見，氣體不全是NO2。
若產生的氣體全部是NO，由化學方程式②得：
n(HNO3)=8/3n(Cu)=0.600 mmol×8/3=1.60 mmol
n(NO)=2/3n(Cu)=0.600 mmol×2/3=0.400 mmol
V(NO2)=0.400
mmol×
由于氣體是NO2和NO的混合物，8.96 mL＜V(g)＜26.9 mL，
所以1.60 mmol＜n(HNO3)＜2.40
mmol，
觀察備選項可知答案。
方法2(守恒法)：根據反應前后N原子守恒和Cu原子守恒得：
n(HNO3)=n[Cu(NO3)2]×2＋n(NO2)＋n(NO) (N原子守恒)
=n(Cu)×2＋n(NO2)＋n (NO) (Cu原子守恒)
=0.600 mmol×2＋1.00 mmol
=2.20 mmol
方法3(寫總反應方程式法)：設生成NO2的物質的量為x，則題設條件下的總反應為：
0.6Cu＋2.2HNO3====0.6Cu(NO3)2＋xNO2↑＋(1－x)NO↑＋1.1H2O
先寫出反應物和生成物以及Cu、NO2和NO的化學計量數，再根據Cu原子守恒和N原子守恒得出Cu(NO3)2和HNO3的化學計量數，H2O的化學計量數可根據N原子守恒而得出(因與結果無關也可不算出)。
根據方程式及有效數字的運算規則，可知參加反應的HNO3物質的量為2.20 mmol。
方法4(平均分子式法)：設HNO3還原產物的平均分子式為NOx，則：
n(Cu)∶n(NOx)=0.600 mmol∶1.00 mmol=3∶5
Cu與HNO3的總反應方程式為：
3Cu＋11HNO3====3Cu(NO3)2＋5NOx↑＋？H2O
先寫出反應物和生成物及Cu和NOx的化學計量數3和5，再根據Cu原子守恒和N原子守恒分別得出Cu(NO3)2和HNO3的化學計量數3和11，H2O的化學計量數因與結果無關可不算出，則：
n(HNO3)=11/3n(Cu)=0.600 mmol×11/3=2.20 mmol
答案：C
變式1：去掉備選項，將問題改為：求還原產物NO2和NO的物質的量之比，其他同例題，試解之。
解題思路：在前面“方法4”的基礎上得到下式：
3Cu＋11HNO3====3Cu(NO3)2＋5NOx＋5.5H2O
根據O原子守恒得：
33=18＋5x＋5.5
x=1.9
即NOx為NO1.9。用十字交叉法：
V(NO2)∶V(NO)=9∶1
答案：9∶1
變式2：若例題條件下Cu與HNO3恰好完全反應，二者皆無剩余，欲求開始生成NO時HNO3溶液的濃度，還缺少的條件是________(用必要的文字和字母b表示)，開始生成NO時HNO3溶液的濃度為________(請寫最后結果)。
解題思路：據變式1解題思路得：
V(NO2)=1.00 mmol×
=0.900 mmol
V(NO)=0.100 mmol
生成NO消耗HNO3的物質的量可求：
8HNO3(稀)~2NO↑
8 2
n(HNO3) 0.100 mmol
n(HNO3)=0.400 mmol
欲求0.400 mmol HNO3的濃度，須知HNO3(aq)的體積――b：
c(HNO3)=
答案：開始生成NO時HNO3(aq)的體積b 4.00×10－4 mol/b
●錦囊妙計
當化學反應進行時，反應物不斷被消耗。隨反應的進行，反應物濃度不斷改變，①有的會造成產物的不同。如，過量Cu放入少量濃HNO3中，開始生成的氣體是NO2，后來生成的氣體是NO；很稀的HNO3溶液與活潑金屬反應還會有H2生成(非信息題可不考慮)。再如，過量活潑金屬(如Zn)與少量濃H2SO4的反應，開始時生成的氣體是SO2，后來生成的氣體是H2。②有的反應不再發生。如，過量Cu與少量濃H2SO4的反應，隨反應的進行，濃H2SO4變成了稀H2SO4，Cu與稀H2SO4不再發生反應。再如，過量MnO2與少量濃鹽酸的反應，隨反應的進行，濃鹽酸變成稀鹽酸，不再與MnO2發生氧化還原反應。③有些本來不能發生的反應，后來能夠進行。如稀H2SO4濺在衣服上，水分蒸發后，變成濃H2SO4，也就能使布料脫水炭化。
●殲滅難點訓練
1.(★★★)向50 mL 18 mol?L－1 H2SO4溶液中加入足量的銅片并加熱，充分反應后，被還原H2SO4的物質的量( )
A.小于0.45 mol B.等于0.45 mol
C.在0.45 mol和0.90
mol之間 D.大于0.90 mol
2.(★★★★)
3. (★★★★)
為________mol。
4.(★★★★★)使一定量鋅與100 mL 18.5 mol?Ｌ－1濃H2SO4充分反應，鋅完全溶解，同時生成標準狀況下氣體33.6 Ｌ。將反應后溶液稀釋，測得其pH=1.0。
求：(1)生成氣體的成分及體積(假設濃H2SO4與Zn反應還原產物只生成SO2)；
(2)鋅的質量；
(3)開始生成H2時H2SO4的濃度(假設溶液體積無變化)。
難點磁場
解析：題設條件下，發生的反應有：
Cu＋4HNO3(濃)====Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Ag＋2HNO3(濃)====AgNO3＋NO2↑＋H2O
3Ag＋4HNO3(稀)====3AgNO3＋NO↑＋2H2O
(1)n(被還原HNO3)=n(NO2)＋n(NO)=
=0.300 mol
(2)設合金中Cu和Ag的物質的量分別為x、y。則：
w(Ag)=
=0.36
答案：(1)0.30 mol (2)0.36
殲滅難點訓練
1. A
2.提示：由題意知，Cu、Ag與HNO3反應所得還原產物與O2作用溶于水后又變為HNO3，因此可以認為Cu、Ag所失電子最終被O2而非HNO3所得。
設Cu、Ag物質的量分別為x、y，則：
解得：x=0.050 mol， m(Cu)=
答案：C
3.提示：最后所得溶液中溶質分別是Cu(NO3)2和HNO3，依據N原子守恒得：
n(NO)=2n[Cu(NO3)2]＋n(HNO3)=2n(Cu2＋)＋n(H＋)
=2×
＋a mol=(a＋0.10) mol
答案：(a＋0.10) mol
評注：在反應過程中HNO3有揮發，n(HNO3)－n(NO)=n(HNO3)－
n(Cu)所得數值不準確。
4.提示：題設條件下發生如下反應：
Zn＋2H2SO4(濃)====ZnSO4＋SO2↑＋2H2O
Zn＋H2SO4(稀)====ZnSO4＋H2↑
答案：(1)生成SO2
(2)
(3)12.5 mol?L－1
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
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