Question

13．將28.8g銅投入100ml濃硝酸中，最后銅剩余，其NO₃^-離子物質(zhì)的量變化如圖所示，請(qǐng)回答下列問題：
（1）開始反應(yīng)時(shí)濃硝酸的物質(zhì)的量濃度為10mol/L．
（2）銅與濃硝酸反應(yīng)生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積（不考慮NO₂與N₂O₄的平衡）為8.96L．
（3）硝酸完全反應(yīng)后消耗銅的物質(zhì)的量是0.3mol．
（4）應(yīng)再往此反應(yīng)體系中滴加2mol/L的硫酸100ml，才能使剩余的銅恰好完全溶解．已知此過程中NO₃^-的還原產(chǎn)物為NO．
（5）在常溫下，把NO氣體壓縮到1.01×10⁷Pa，再加熱到500℃，發(fā)現(xiàn)氣體的壓強(qiáng)迅速下降，壓強(qiáng)降至略小于原壓強(qiáng)的$\frac{2}{3}$，然后壓強(qiáng)就不再改變．已知其中一種產(chǎn)物為N₂O，則上述變化的化學(xué)方程式為3NO=N₂O十NO₂，2NO₂?N₂O₄．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)開始時(shí)硝酸根的物質(zhì)的量計(jì)算硝酸的濃度；
（2）利用氮元素守恒計(jì)算氣體的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計(jì)算二氧化氮的體積；
（3）反應(yīng)結(jié)束，溶液中溶質(zhì)為硝酸銅，根據(jù)硝酸根計(jì)算消耗n（Cu）；
（4）發(fā)生反應(yīng)：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，據(jù)此計(jì)算消耗硫酸的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算需要硫酸的體積；
（5）由N元素的化合價(jià)變化及氧化還原反應(yīng)以及二氧化氮與N₂O₄的化學(xué)平衡來(lái)分析．

解答 解：（1）由圖可知，開始時(shí)n（NO₃^-）=1.0mol，則n（HNO₃）=n（NO₃^-）=1.0mol，則c（HNO₃）=$\frac{1.0mol}{0.1L}$=10mol/L，故答案為：10；
（2）由圖可知，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，溶液中NO₃^-為0.6mol，根據(jù)氮元素守恒，生成氣體的物質(zhì)的量為1.0mol-0.6mol=0.4mol，標(biāo)況下二氧化氮的體積為0.4mol×22.4L/mol=8.96L，故答案為：8.96；
（3）溶液中溶質(zhì)為硝酸銅，由圖可知，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，溶液中NO₃^-為0.6mol，故消耗n（Cu）=n（硝酸銅）=$\frac{0.6mol}{2}$=0.3mol，故答案為：0.3；
（4）28.8g銅的物質(zhì)的量為$\frac{28.8g}{64g/mol}$=0.45mol，故剩余Cu為0.45mol-0.3mol=0.15mol，
3 Cu+2 NO₃^-+8 H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
3       2    8
0.15mol      n（H⁺）
則n（H⁺）=$\frac{0.15mol×8}{3}$=0.4mol，故n（H₂SO₄）=0.2mol，則需要硫酸體積為$\frac{0.2mol}{0.2mol/L}$=0.1L=100mL，
故答案為：100；
（5）由信息可知2NO→N₂O，N的化合價(jià)降低2價(jià)，由氧化還原反應(yīng)可知，則必有另一變化升高2價(jià)，依題意產(chǎn)物為NO₂，該反應(yīng)為3NO=N₂O+NO₂，此時(shí)壓強(qiáng)降至原壓強(qiáng)的$\frac{2}{3}$，如果壓強(qiáng)降至略小于原壓強(qiáng)的$\frac{2}{3}$，是因?yàn)榇嬖谵D(zhuǎn)化：2NO₂?N₂O₄．
故答案為：3NO=N₂O+NO₂；2NO₂?N₂O₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)計(jì)算，屬于拼合型題目，涉及守恒法、極限法的運(yùn)用等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度較大