“建模思想”在解决化学问题中的应用
——以硝酸与金属反应的计算问题为例

安徽省灵璧中学 汤 伟 张茹英

“建模思想”在解决化学问题中的应用
——以硝酸与金属反应的计算问题为例

安徽省灵璧中学 汤 伟 张茹英

硝酸属于化工生产中常见的三大强酸之一，也是中学化学中重点学习的强酸之一。其中硝酸与金属反应的计算问题，一直是许多同学学习化学过程中遇到的一个难点。下面我们借助建模思想，构建具体的思维模型，帮助大家巧解硝酸与金属反应的计算问题。

一、思维模型

一般情况下，对于硝酸与金属发生的氧化还原反应，我们要具体分析在该反应过程中硝酸所体现的具体性质，其具体模型如下：

二、模型详解

1.原子守恒

硝酸与金属反应时，一部分HNO3起酸的作用，以的形式存在于溶液中；一部分作为氧化剂转化为还原产物。这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。

2.电子守恒

硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。

3.电荷守恒

当硝酸过量时，对于反应后的溶液（不考虑OH-），有下列关系：

4.离子方程式计算

金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应该用离子方程式来计算。我们可以先判断过量的物质是什么，然后根据完全反应的金属、H+或进行相关计算。

三、模型运用

例1 1.52 g铜镁合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g·mL-1、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120 mL（标准状况下），向反应后的溶液中加入1.0 mol·L-1NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54 g沉淀。……