Question

硝酸與金屬反應(yīng)是硝酸的重要化學(xué)性質(zhì)之一，請閱讀下文并解答有關(guān)問題．
（1）ag銅與bmL濃HNO₃充分反應(yīng)后得到V₁L紅棕色氣體X，且溶液中余下cg銅；再將此紅棕色氣體通過水變成V₂L無色氣體Y（氣體已轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，設(shè)題中產(chǎn)生的氮的化合物分子中均含有一個氮原子．）
①當(dāng)反應(yīng)生成X氣體時有多少克氮元素被還原？
②計算X氣體中各組分的物質(zhì)的量．
（2）若在（1）反應(yīng)余下的溶液中加入過量的稀H₂SO₄使留下的cg銅恰好完全溶解；此時溶液中只留下一種鹽．
①寫出此時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式
②計算a與c的質(zhì)量比及濃HNO₃的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析：（1）銅與濃硝酸反應(yīng)的方程式為：發(fā)生的反應(yīng)有：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硝酸濃度降低，則發(fā)生：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，則紅棕色氣體為NO₂和NO的混合物，根據(jù)N元素守恒，被還原的硝酸即為生成NO₂和NO的物質(zhì)的量，根據(jù)電子守恒計算X氣體中各組分的物質(zhì)的量；
（2）若在（1）反應(yīng)余下的溶液中加入過量的稀H₂SO₄使留下的cg銅恰好完全溶解，
發(fā)生反應(yīng)為3Cu+Cu（NO₃）₂+4H₂SO₄═4CuSO₄+2NO↑+4H₂O，根據(jù)方程式計算．

解答：解：（1）銅與濃硝酸反應(yīng)的方程式為：發(fā)生的反應(yīng)有：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硝酸濃度降低，則發(fā)生：3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，則紅棕色氣體為NO₂和NO的混合物，
①根據(jù)N元素守恒，被還原的硝酸即為生成NO₂和NO的物質(zhì)的量，n（NO₂）+n（NO）=

V1

22.4

mol，
m（N）=

V1

22.4

mol×14g/mol=

7V1

11.2

g，
答：當(dāng)反應(yīng)生成X氣體時有

7V1

11.2

g氮元素被還原；
②再將此紅棕色氣體通過水變成V₂L無色氣體Y，發(fā)生反應(yīng)為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
設(shè)混合氣體中含有xLNO，yLNO₂，
則：

x+y=V1 1 3 y+x=V2

，
解之得：x=

3V2-V1

2

，y=

3V1-3V2

2

所以：n（NO）=

3V2-V1

44.8

mol，n（NO₂）=

3V1-3V2

44.8

mol，
答：X氣體中各組分的物質(zhì)的量分別為：n（NO）=

3V2-V1

44.8

mol，n（NO₂）=

3V1-3V2

44.8

mol；
（2）①反應(yīng)后溶液中含有NO₃^-，NO₃^-在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，能繼續(xù)與Cu反應(yīng)，最終產(chǎn)物為CuSO₄，反應(yīng)的方程式為3Cu+Cu（NO₃）₂+4H₂SO₄═4CuSO₄+2NO↑+4H₂O，
答：發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為3Cu+Cu（NO₃）₂+4H₂SO₄═4CuSO₄+2NO↑+4H₂O；
②反應(yīng)的方程式為3Cu+Cu（NO₃）₂+4H₂SO₄═4CuSO₄+2NO↑+4H₂O，
由方程式可知：加入硫酸前與加入硫酸后的Cu的物質(zhì)的量之比為1：3，
則總的Cu的物質(zhì)的量與加入硫酸后的Cu的物質(zhì)的量之比為（1+3）：3=4：3，
質(zhì)量比為：4：3，
n（Cu（NO₃）₂）=2×

ag

64g/mol

×

1

4

=

a

128

mol
根據(jù)N元素守恒計算總n（HNO₃），
n_總=n（NO₂）+n（NO）+2n（Cu（NO₃）₂）=

V1

22.4

mol+2×

ag

64g/mol

×

1

4

=（

V1

22.4

+

a

128

）mol
所以：濃HNO₃的物質(zhì)的量濃度為：c=

n

V

=

1000( a 128 + V1 22.4 )

b

mol/L，
答：a與c的質(zhì)量比及濃HNO₃的物質(zhì)的量濃度分別為：4：3； 

1000( a 128 + V1 22.4 )

b

mol/L．

點評：本題考查化學(xué)方程式的有關(guān)計算，題目較難，注意根據(jù)反應(yīng)的方程式，從守恒的角度解答．