Question

5．常溫下，將1.92g銅加入到100mL H₂SO₄和HNO₃的混合液中，Cu全部溶解，放出無色氣體，再向溶液中加入足量鐵粉，充分反應，此時收集到氣體為448mL（標準狀況）的氫氣．請計算：
（1）原混合液中NO₃^-的物質(zhì)的量為0.02mol．
（2）溶解的鐵粉的質(zhì)量為2.8g．
（3）原混合溶液中H⁺的物質(zhì)的量濃度為1.2mol•L^-1．

Answer 1

分析 常溫下，將銅加入到H₂SO₄和HNO₃的混合液中，發(fā)生反應3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O，Cu全部溶解，放出無色氣體為NO，再向溶液中加入足量鐵粉，充分反應，此時收集到氣體為448ml（標準狀況）的氫氣，說明硫酸有剩余，硝酸全部起氧化劑作用，加入的鐵發(fā)生反應Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，置換出溶液中的銅、與氫氣，由離子方程式可知n（Fe）=n（Cu）+n（H₂），加入足量鐵粉后的溶液中溶質(zhì)是硫酸亞鐵，根據(jù)硫酸根、鐵元素守恒n（H₂SO₄）=n（FeSO₄）=n（Fe），根據(jù)銅的質(zhì)量，結(jié)合3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O計算原溶液中n（NO₃^-）．

解答 解：（1）常溫下，將銅加入到H₂SO₄和HNO₃的混合液中，發(fā)生反應3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O，Cu全部溶解，放出無色氣體為NO，再向溶液中加入足量鐵粉，充分反應，此時收集到氣體為448ml（標準狀況）的氫氣，說明硫酸有剩余，硝酸全部起氧化劑作用．加入的鐵發(fā)生反應Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，置換出溶液中的銅、與氫氣，n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，根據(jù)3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O可知，原溶液中n（NO₃^-）=$\frac{2}{3}$×0.03mol=0.02mol，故答案為：0.02；
（2）由離子方程式可知n（Fe）=n（Cu）+n（H₂）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$+$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.05mol，所以加入鐵粉的質(zhì)量為0.05mol×56g/mol=2.8g，故答案為：2.8；
（3）n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，根據(jù)3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+3H₂O可知，參加反應的氫離子的物質(zhì)的量為0.03mol×$\frac{8}{3}$=0.08mol，n（H₂）=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，剩余的氫離子的物質(zhì)的量為0.02mol×2=0.04mol，所以原混合溶液中c（H⁺）=$\frac{0.08mol+0.04mol}{0.1L}$=1.2mol/L；故答案為：1.2．

點評 考查混合物的計算、硝酸性質(zhì)等，難度中等，注意在足量的混酸中硝酸全起氧化劑作用，根據(jù)題目信息判斷發(fā)生的反應是解題關鍵．