Question

20．將32g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的體積為5.6L，NO₂的體積為5.6L．
（2）待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液加入V mL a mol•L^-1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為$\frac{0.1aV+50}{14}$mol•L^-1．
（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，至少需要通入O₂0.25mol．

Answer 1

分析 （1）設(shè)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；
（2）（3）加入氫氧化鈉恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化成沉淀，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaNO₃，根據(jù)鈉離子守恒有：n（NaNO₃）=n（NaOH），由N原子守恒可知：n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO和NO₂），再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算；
（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，用氧氣氧化，氧氣得到的電子等于NO、NO₂失去的電子，根據(jù)電子得失守恒計(jì)算．

解答 解：（1）32g銅的物質(zhì)的量為：n=$\frac{32g}{64g/mol}$=0.5mol，在反應(yīng)中失去的電子的物質(zhì)的量為：2×0.5mol=1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L混合氣體的物質(zhì)的量為：n=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol
設(shè)NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{3x+y=1}\end{array}\right.$，
解得x=0.25、y=0.25，
標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO的體積為：0.25mol×22.4L/mol=5.6L，NO₂的體積=0.25mol×22.4L/mol=5.6L
故答案為：5.6；5.6；
（2）加入氫氧化鈉恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化成沉淀，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaNO₃，根據(jù)鈉離子守恒有：n（NaNO₃）=n（NaOH）=V×10^-3L×amol/L=aV×10^-3 mol，由N原子守恒可知：n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO和NO₂）=aV×10^-3 mol+0.5mol=（aV×10^-3+0.5）mol，
則硝酸的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{（aV×1{0}^{-3}+0.5）mol}{0.14L}$=$\frac{0.1aV+50}{14}$mol/L，
故答案為：$\frac{0.1aV+50}{14}$；
（3）用氧氣使銅與硝酸反應(yīng)生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO₃，氧氣得到的電子等于NO、NO₂失去的電子，
設(shè)需要氧氣的物質(zhì)的量為x，根據(jù)電子得失守恒可得：0.25×3+0.25×1=4x，解得：x=0.25mol，
故答案為：0.25．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)方程式的計(jì)算，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握守恒思想在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．