技巧丨 硝酸与金属反应的计算技巧
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硝酸参与化学反应的计算是中学化学知识中的重点及难点，也是高考中常见的命题热点。硝酸与金属的反应都是氧化还原反应，氧化剂一定是HNO3，还原剂一定是金属。因金属活泼性的不同、HNO3 浓度的变化，导致还原产物的多样性和不确定性，致使方程式的书写都十分困难。由此编制的有关计算题变化多端，其命题的思路广、隐蔽性强，解题的灵活性高，对于培养和发展学生的创造性思维能力有很大作用，倍受高考命题专家的重视，是一类值得研究的题型。
首先，应熟悉硝酸与金属反应的规律：
解题规律及技巧
一、原子守恒（或物料守恒）
【例题 1】38.4 mg Cu 与适量的浓HNO3 反应，铜全部反应后，共收集到 22.4 mL 气体（标准状况），反应消耗的硝酸的物质的量可能是
A．1.0×10－3mol B．1.6×10－3mol C．2.2×10－3mol D．2.4×10－3mol
解析：由于随着反应的进行，HNO3 的浓度不断减小，收集的气体应该是 NO2 和 NO的混合物，作为选择题，可以用极值法讨论求解，但比较麻烦并无法确定消耗HNO3 的准确值，HNO3 与金属反应时既表现氧化性又表现酸性，生成的 NO2 和 NO总的物质的量即是表现氧化性的那部分硝酸的量， 表现酸性的那部分硝酸则生成Cu(NO3)2，由于反应前后氮原子守恒，则反应消耗 HNO3 的物质的量为
【练习 1】1.92 g Cu 与适量的浓 HNO3 反应，随着反应的进行，所生成气体的颜色也逐渐变浅。当铜反应完毕后，共收集到 1.12 L 气体（标准状况），则反应中消耗HNO3 的物质的量可能为
A．0.12 mol B．0.11 mol C．0.08mol D．0.16mol
答案：B
二、电子守恒
金属与硝酸反应所生成的氮的氧化物在与 O2 混合后用水恰好完全吸收时，消耗 O2 的量只取决于消耗金属的量，可依据得失电子守恒建立等式。
即:金属失电子数＝生成气体时HNO3 得电子数=消耗氧气的得电子数。
n(M)×a ＝n(NO2) + 3n(NO) ＝4n(O2) (a为金属M 的化合价)
【例题 3】足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、NO的混合气体，这些气体与1.68L O2(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·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是
A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL
三、电荷守恒
若金属单质完全溶于硝酸中，其失去的电子的物质的量，等于金属离子所结合的NO3－的物质的量，也等于金属离子所结合的 OH－的物质的量，即：n(e－) ＝ n(NO3－) ＝n(OH－)；若 HNO3 过量时反应后溶液中(不考虑 OH－)则有：c(NO3－)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。
【例题 4】铜和镁的合金 4.6g 完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480mL 的NO2气体和 336mL N2O4 气体（都已折算到标准状况），在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为
A．9.02g B．8.51g C．8.26g D．7.04g
解析：加入足量的氢氧化钠溶液，沉淀为 Cu(OH)2、Mg(OH)2，沉淀的质量就是合金的质量和氢氧根的质量之和。由于反应前的 Cu、Mg及反应后的 Cu(OH)2、Mg(OH)2 均呈电中性，故根据电荷守恒，反应过程中金属单质失去电子的物质的量等于金属离子所结合的 OH－的物质的量，
四、利用离子方程式计算
【练习 6】某 100 mL 混合酸中，HNO3 物质的量浓度为 0.4 mol/L，H2SO4 物质的量浓度为 0.2mol/L。向其中加入2.56gCu粉，待充分反应后(反应前后溶液体积变化忽略不计)，溶液中Cu2＋的物质的量浓度为( )
A．0.15mol/L B．0.3mol·L－1 C．0.225mol/L D．无法计算
硝酸与金属反应的计算模型
通过以上各类题型例析，我们要解金属与硝酸反应的计算题的一般方法可用以下思维模型进行分析，从而选择以上所涉及到的解题方法：
因此，我们在复习时应加对硝酸与金属反应的相关知识的归纳总结，熟悉相关考点和考试陷阱，加强对这类题的训练，并不断反思，认真分析每一类试题，结合该类题的所给信息，对照以上的思维模型，确定应该用以上的哪一种解题技巧和方法，这样我们解此类题就可以从容应对，就能不断培养我们自己分析问题、解决问题的能力，从而也会提高我们解答计算题的能力。