Question

現(xiàn)取25.6g Cu與200ml某濃度的濃HNO₃反應(yīng)，當(dāng)銅完全溶解后，收集到產(chǎn)生的NO和NO₂混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積共11.2L，則：
（1）NO₂的體積為

 

 L；
（2）反應(yīng)中消耗HNO₃的物質(zhì)的量為

 

 mol；
（3）將盛有NO和NO₂混合氣體的容器倒扣在水中，容器內(nèi)液面上升，再通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下一定體積的O₂，恰好使氣體完全溶解，則通入O₂的體積是

 

 L；
（4）向溶液中加入500ml、4mol?L^-1NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化為沉淀，則原硝酸溶液的濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：硝酸的化學(xué)性質(zhì),化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題,氮族元素

分析：（1）銅和濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮，和稀硝酸反應(yīng)生成NO，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算二氧化氮和NO的物質(zhì)的量；
（2）依據(jù)方程式計(jì)算消耗硝酸的物質(zhì)的量；
（3）根據(jù)電子守恒計(jì)算，反應(yīng)過(guò)程可以理解為：Cu失去電子被硝酸得到轉(zhuǎn)化為NO₂和NO，NO₂和NO與氧氣反應(yīng)，提供給氧氣電子全部轉(zhuǎn)化為硝酸，兩個(gè)過(guò)程中，反應(yīng)前后HNO₃的物質(zhì)的量不變，而化合價(jià)變化的只有銅和氧氣，則Cu失去電子數(shù)目等于O₂得到電子的數(shù)目，以此進(jìn)行計(jì)算；
（4）向反應(yīng)后溶液中加入NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化成沉淀，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaNO₃，由鈉離子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH），根據(jù)氮原子守恒可知n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO），依據(jù)C=

n

V

計(jì)算解答．

解答： 解：銅與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
    銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+NO↑+4H₂O
設(shè)生成的NO的物質(zhì)的量為xmol，NO₂的物質(zhì)的量為ymol，反應(yīng)中銅失去的電子總數(shù)等于硝酸得到的電子總數(shù)則
Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
 1    4                     2
0.5y   2y                   y
3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+NO↑+4H₂O
 3     8                     1 
 3x    8x                    x
x+y=0.5
3×x+y×1=

25.6g

64g/mol

×2         
解得x=0.15mol  y=0.35mol
（1）NO₂的體積為：0.35mol×22.4mol/L=7.84L；
故答案為：7.84L；
（2）反應(yīng)中消耗HNO₃的物質(zhì)的量為：2y+8x=2×0.35mol+8×0.15mol=1.9mol；
故答案為：1.9mol；
（3）設(shè)需要氧氣的體積為V，由題意可知，兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程中硝酸物質(zhì)的量不變，銅失去的電子全部被氧氣得到，依據(jù)電子守恒規(guī)律得：

25.6g

64g/mol

×2=

V

22.4L/mol

×4  解得：V=4.48L，
故答案為：4.48L；
（4）向溶液中加入500ml、4mol?L^-1NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化為沉淀，反應(yīng)后的溶質(zhì)為硝酸鈉，則硝酸鈉的物質(zhì)的量為：0.4L×
5mol?L^-1=2mol，所以假如氫氧化鈉前溶液中含有硝酸根的物質(zhì)的量為1.6mol，硝酸在于銅的反應(yīng)中既表現(xiàn)酸性又表現(xiàn)氧化性，依據(jù)氮原子個(gè)數(shù)守恒得
硝酸的物質(zhì)的量=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO）=2mol+0.5mol=2.5mol，
硝酸的物質(zhì)的量濃度為：C=

n

V

=

2.5mol

0.2L

=12.5mol/L，
故答案為：12.5．

點(diǎn)評(píng)：本題考查硝酸的性質(zhì)，難度中等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，易錯(cuò)點(diǎn)為題（3）和（4），注意理解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，結(jié)合方程式利用原子守恒進(jìn)行的計(jì)算．