Question

2．將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO₂混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L．請回答：
（1）NO的體積，NO₂的體積？
（2）待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液加入VmL a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化成沉淀，求原硝酸溶液的濃度？
（3）欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO₃，至少需要30%的雙氧水多少克？

Answer 1

分析 （1）令NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者體積及電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計(jì)算，再根據(jù)V=nV_m計(jì)算各自體積；（1）n（Cu）=$\frac{32.64g}{64g/mol}$=0.51mol，氮氧化物的物質(zhì)的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，根據(jù)得失電子守恒計(jì)算二者的物質(zhì)的量，再根據(jù)M=$\frac{m}{n}$計(jì)算其平均摩爾質(zhì)量；
（2）根據(jù)N原子守恒計(jì)算作氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量，根據(jù)硝酸鈉的化學(xué)式計(jì)算起酸作用的硝酸，再根據(jù)物質(zhì)的量濃度公式計(jì)算硝酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）欲使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO₃，結(jié)合（1）根據(jù)得失電子守恒分析，或者硝酸鈉中的氮是+5價(jià)，所以銅失電子全部給銅來求解．

解答 解：（1）32.64g銅的物質(zhì)的量為$\frac{32.64g}{64g/mol}$=0.51mol，在反應(yīng)中失去的電子的物質(zhì)的量為2×0.51mol=1.02mol，11.2L混合氣體的物質(zhì)的量為$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，令NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{3x+y=1.02}\end{array}\right.$，
解得x=0.26、y=0.24，
NO的體積=0.26mol×22.4L/mol=5.824L
NO₂的體積=0.24mol×22.4L/mol=5.376L
答：NO的體積為5.824L，NO₂的體積為5.376L；
（2）將銅離子完全轉(zhuǎn)化為硝酸鈉時(shí)，根據(jù)鈉原子守恒得n（NaOH）=n（NaNO₃）=0.001aVmol，根據(jù)硝酸根離子守恒得起酸作用的硝酸的物質(zhì)的量=0.001aVmol，根據(jù)N原子守恒作氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量=0.5mol，所以硝酸的物質(zhì)的量濃度=$\frac{0.5mol+0.001aVmol}{0.14L}$=$\frac{50+0.1aV}{14}$mol/L，
答：原硝酸溶液的濃度$\frac{50+0.1aV}{14}$mol/L；
（3）設(shè)需要30%的雙氧水mg，根據(jù)電子得失守恒，有：0.26×3+0.24×1=0.51×2=30%×$\frac{m}{34}$×2，解得：m=57.8，答：需要30%的雙氧水57.8克．

點(diǎn)評(píng) 本題以硝酸為載體考查了氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子進(jìn)行解答即可，注意守恒思想的運(yùn)用，注意（2）中不能根據(jù)銅計(jì)算消耗硝酸的物質(zhì)的量，銅和硝酸反應(yīng)時(shí)，硝酸可能有剩余，為易錯(cuò)點(diǎn)．