“氮族元素”计算常见错解剖析，本文主要内容关键词为：元素论文,常见论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在“氮族元素”一章中有很多类型的计算，例如有关硝酸的计算、氮的氧化物与
的混合气体溶于水后气体体积或溶液浓度的计算等，这些计算是化学计算中的重点和难点。我在教学实践中发现，学生在解答这部分习题时，经常易犯各种各样的错误。现将常见错解归纳如下。
一、有关硝酸的计算
例1 某溶液100mL，其中含硫酸0.03mol、硝酸0.04mol，若在该溶液中投入1.92g铜粉并微热，充分反应后，在标准状况下生成NO气体的体积为()
A.0.448L
B.0.224L
C.0.336L
D.无法确定
3×64g 8mol44.8L
1.92g 0.04molV(NO)
因为1.92×8＞0.04×3×64，所以Cu过量，按硝酸计算求得V(NO)=0.224L，选B。
错解原因：硝酸与金属反应时，硝酸表现出酸性和氧化性，因为硝酸呈酸性，所以反应后必然有一部分仍留在溶液中，与金属离子结合成盐，因此其浓度没有
的浓度下降得快。
正确解答：由
知，此反应中消耗的
的物质的量之比为4:1，因此，若硝酸根离子的浓度下降0.2mol/L，则溶液中的
同时下降0.8mol/L。答案：D。
应注意：硝酸与非金属反应时，与是按等物质的量浓度同时减少的。
例3 某元素的单质跟浓
反应时，若参加反应的单质与硝酸的物质的量之比为1:4，浓被还原为
，则该元素在产物中显示的化合价可能是()
A.+1B.+2C.+3D.+4
错解：假定该元素为R，其氧化产物为
，则该元素在产物中的化合价为x。设R的单质为1mol，反应时失去的电子的物质的量为x mol；参加反应的硝酸应为4mol，被还原的硝酸为(4-x)mol，其得到的电子的物质的量为(4-x)×1mol。由得失电子守恒有：x=(4-x)×1，解得x=2。答案：B。
错解原因：仅仅考虑了金属单质而忽略了非金属单质的情况，造成漏解。
正确解答：还应该考虑非金属单质的情况。若R为非金属单质，它在产物中的化合价为y，1mol R可失去y mol电子。此种情况下4 mol硝酸全部被还原，其得到的电子的物质的量为4 mol。由得失电子守恒有：y=4，故D选项也是正确的。本题答案：B、D。
例4 38.4g Cu与适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到22.4 L气体（标准状况），则反应消耗的的物质的量可能是（不考虑转化成
的反应）()
A.1.0 molB.2.0 mol
C.2.2 molD.2.4 mol
错解原因：没有考虑到硝酸浓度的变化会引起气体产物的变化。浓硝酸与铜反应时，随着反应的进行，硝酸的浓度变小，其还原产物则由以为主变为以NO为主。
正确解答（守恒法）：用常规解法需要讨论气体的成分，然后根据铜与浓硝酸和稀硝酸反应的化学方程式求解，虽能得到结果，但这种方法是相当复杂的。用守恒法则可使计算大为简化。具体过程为：
例5 一定量的铁粉恰好与8 L 0.25 mol/L的稀硝酸完全反应，硝酸的还原产物只有NO，则被还原的硝酸的物质的量为()
A.1.0 molB.0.8 mol
C.0.5 molD.条件不足，无法计算
错解：认为Fe是变价金属，则可能发生的反应：
题目未给出Fe的物质的量，无法知道发生反应①和②的硝酸的物质的量，因而无法计算被还原的硝酸的物质的量，选D。
错解原因：未认真分析金属与硝酸反应的规律。
正确解答：若+n价金属单质M与稀硝酸反应时硝酸的还原产物仅为NO，则其化学方程式为：
从该方程式可以看到，金属单质与稀硝酸反应时，若硝酸的还原产物仅为NO，则被还原的的量总是占参加反应的总量的1/4，而与金属的价态无关。这是一个非常重要的规律。本题中，被还原的硝酸的物质的量为：8 L×0.25 mol/L×1/4=0.5mol。答案：C。
二、有关
与的混合气体溶于水后溶液浓度的计算
例6 标准状况下，将NO与迅速混合并充满试管后，将试管倒立于水中，假定生成的溶质不向外扩散且最终液体充满整个试管，则所得溶液中的物质的量浓度为______mol/L。
［变式］标准状况下，将一充满NO的试管倒扣于水中，然后向试管中缓缓通入一定量的，假定生成的溶质不向外扩散，当试管中恰好充满溶液时，所得溶液中溶质的物质的量浓度为______mol/L。
提示：要注意此题与例6的区别。此题中NO气体的体积等于试管的体积。
答案：
。
三、有关与的混合气体溶于水后气体体积的计算
例7 将NO、和混合后充满一试管并将该试管倒立于水中，结果水充满整个试管。则三者的体积比可能为()
A.1:1:1B.5:1:4C.1:2:1D.任意比
错解原因：随意叠加两个无任何关系的平行反应，就会将反应物的物质的量比限制为一个固定的值，从而缩小了其范围。举一个很浅显易懂的例子：
镁、锌混合物与硫酸反应时，发生的反应为
在这个方程式中，Mg与Zn的物质的量之比为1:1。但是，略加思考就会知道，镁、锌的混合物与硫酸反应时，Mg与Zn的物质的量之比只能为1:1吗？这显然是随意叠加方程式的后果。因此，无任何关系的平行反应是不能随意叠加的，否则会导致漏解。
正确解答：设NO、和的体积分别为a、b、c，因NO、和均完全反应，由阿伏加德罗定律和得失电子守恒得：3a+b=4c，可以看出此式有无穷多解，a:b:c=1:1:1仅是其中一种情况。a:b:c=5:1:4也满足3a+b=4c，因此B选项也正确。答案：A、B。