Question

某研究性學習小組擬通過銅銀合金與濃硝酸的反應，測定該合金的組成．考慮到NO₂的聚合，該小組同學查閱到下列資料：
17℃、1.01×10⁵Pa，2NO₂（g）?N₂O₄（g） 的平衡常數(shù)K=13.3，該條件下密閉容器中N₂O₄ 和NO₂的混合氣體達到平衡時c（NO₂）=0.0300mol?L^-1．
（1）此時平衡混合氣體中c（N₂O₄）=

 

（保留兩位有效數(shù)字，下同）．
（2）17℃、1.01×10⁵Pa時，將12.44g合金放入足量濃硝酸中，待合金完全溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合氣體5.00L．
①根據平衡體系中NO₂和N₂O₄的物質的量濃度，計算5.00L氣體中NO₂、N₂O₄的物質的量分別為

 

、

 

．
②計算合金中銀的質量分數(shù)．

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據題中的信息17℃、1.01×10⁵Pa，2NO₂（g）?N₂O₄（g） 的平衡常數(shù)K=13.3，該條件下密閉容器中N₂O₄ 和NO₂的混合氣體達到平衡時c（NO₂）=0.0300mol?L^-1．結合化學平衡常數(shù)，計算平衡狀態(tài)下
c（N₂O₄）．
（2）根據題中的信息，利用物質的量濃度、體積與物質的量的關系式：c=

n

V

解決；原子守恒、氧化還原反應中轉移電子相等，Cu→Cu²⁺，1mol銅失去2mol電子，Ag→Ag⁺，1mol銀失去1mol電子，結合化學反應方程式的計算；混合物中某種成分質量分數(shù)的求算關系式解決．

解答： 解：根據2NO₂（g）?N₂O₄（g） 的平衡常數(shù)K=13.3，該條件下密閉容器中N₂O₄ 和NO₂的混合氣體達到平衡時c（NO₂）=0.0300mol?L^-1，K=

c(N2O4)

c2(NO2)

，c（N₂O₄）=K×（0.03）²mol?L=0.012mol?L^-1
故答案為：0.0120 mol?L^-1
（2）①根據題中的信息，c（NO₂）=0.0300mol?L^-1，及（1）中的計算結果c（N₂O₄）=0.012mol?L^-1
體積為5.00L，計算的n（NO₂）=0.0300mol?L^-1?5.00L=0.15mol；
n（N₂O₄）=0.012mol?L^-1×5.00L=0.06mol
故答案為：0.15mol  0.06mol
②設合金中Cu、Ag的物質的量分別為xmol、ymol．根據氧化還原反應中氧化劑得到的電子的總量與還原劑失去的電子的總量相等，則有：
64x+108y=12.44
2x+y=0.15+0.06×2
解得：x=0.11mol，y=0.05mol
m（Ag）=0.05mol×108g/mol=5.4g
w（Ag）=

5.4g

12.44g

×100%=43.4%
故答案為：43.4%

點評：本題將氧化還原反應，化學平衡的計算，物質的量濃度，混合物中某成分的質量分數(shù)的計算結合在一起，形成的一道綜合題，解決時需要見這些知識點有機的結合在一起，特別是氧化還原反應中得失電子相等，要應用好，此處容易出錯．