Question

19．為測定某銅銀合金的成分，將30.0g合金溶于80mL、13.5 mol/L的濃硝酸中．合金全部溶解后，收集到氣體6.72L（標準狀況下，且忽略NO₂的二聚合），并測得溶液的pH值為0．假設(shè)反應后溶液的體積仍為80mL，試計算：
（1）反應后剩余硝酸物質(zhì)的量；
（2）被還原的HNO₃的物質(zhì)的量；
（3）通過計算判斷生成氣體是否只含有一種成分？
（4）合金中銀的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）pH值為0，據(jù)pH=-lgc（H⁺），則c（H⁺）=1mol/L，故剩余硝酸物質(zhì)的量為n（HNO₃）=n（H⁺），據(jù)此進行分析；
（2）被還原的硝酸生成NO、NO₂，根據(jù)N元素守恒計算被還原硝酸的物質(zhì)的量；
（3）令混合氣體中NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為amol、bmol，根據(jù)二者體積及電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計算，進而計算一氧化氮和二氧化氮的體積，已確認生成氣體不止一種；
（4）令混合物中Cu、Ag物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，產(chǎn)物Cu（NO₃）₂、AgNO₃中含NO₃^-物質(zhì)的量各為2xmol、ymol，根據(jù)合金質(zhì)量及N原子守恒列方程，再根據(jù)m=nM計算Ag的質(zhì)量；

解答 解：（1）pH=-lgc（H⁺）=0，則c（H⁺）=1mol/L，故剩余硝酸物質(zhì)的量為n（HNO₃）=n（H⁺）=1.0 mol•L^-1×0.08L=0.08mol，
答：反應后剩余硝酸物質(zhì)的量為0.08mol；
（2）收集到的氣體為NO₂和NO，故被還原的n（HNO₃）=n（NO₂+NO）=6.72 L÷22.4L•mol^-1=0.30mol，
答：被還原的硝酸的物質(zhì)的量為0.3mol；
（3）令混合氣體中NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為amol、bmol，根據(jù)二者體積及電子轉(zhuǎn)移守恒，
則：$\left\{\begin{array}{l}{a+b=\frac{6.72}{22.4}}\\{3a+b=0.3×2+0.1×1}\end{array}\right.$，
解得a=0.2，b=0.1
故混合氣體中有NO₂，NO，
答：生成氣體的成分是NO₂，NO，不止一種；
（4）反應的n（HNO₃）=13.5 mol•L^-1×0.08L-1.0 mol•L^-1×0.08L=1 mol，
設(shè)合金中銅、銀物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
64x+108y=30   ①
產(chǎn)物Cu（NO₃）₂、AgNO₃中含NO₃^-物質(zhì)的量各為2x mol、y mol，據(jù)N守恒可得：
2x+y+0.3=1 ②
聯(lián)立①②，解得x=0.3  y=0.10 mol
故合金中銀的質(zhì)量=0.10 mol×108g/mol=10.8g，合金中銀的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{10.8g}{30g}$=36%，
答：合金中銀的質(zhì)量分數(shù)為36%．

點評 本題考查混合物計算、氧化還原反應計算，難度中等，注意反應中硝酸起氧化劑、還原劑作用，注意守恒思想的應用．