Question

将51.2 g铜恰好完全溶于V mL 10 mol/L硝酸中得到硝酸铜溶液，收集到氮的氧化物（含NO、NO₂、N₂O₄）的混合物共17.92 L（标准状况），这些气体恰好能被500 mL
2.0 mol/L NaOH溶液完全吸收，得到500 mL（假设吸收气体后溶液体积不变）钠盐溶液。
发生的反应有：          N₂O₄2NO₂
NO+NO₂+2NaOH＝2NaNO₂+H₂O
2NO₂+2NaOH＝NaNO₂+NaNO₃+H₂O
通过计算回答下列问题：
（1）硝酸铜溶液中硝酸铜的物质的量为________________，V＝________。
（2）上述钠盐溶液中硝酸钠的物质的量浓度为______________________。
（3）向上述硝酸铜溶液中加入足量的稀硫酸，再加入足量铜粉，有W g铜完全溶解，将收集到的气体（只有NO生成）全部收集于一试管中，并将充满该气体的试管倒立于盛水的水槽里，再向试管里充入一定量的氧气，最终恰好使溶液充满试管。
①W＝______________。②通入的氧气在标况下的体积为______________。

Answer 1

（8分）（1）0.8 mol（2分），260（2分）       （2）0.4 mol/L（2分）
（3）①153.6（1分）②26.88 L（1分）

试题分析：（1）铜的物质的量是51.2g÷64g/mol＝0.8mol
则根据铜原子守恒可知，硝酸铜溶液中硝酸铜的物质的量为0.8mol
氢氧化钠的物质的量是0.5L×2mol/L＝1mol
则硝酸钠和亚硝酸钠的化学式可知
被还原的硝酸的物质的量是1mol
所以根据氮原子守恒可知硝酸的物质的量是0.8mol×2＋1mol＝2.6mol
则V＝1.6mol÷10mol/L＝0.26L＝260ml
（2）设NO、NO₂、N₂O₄的物质的量分别是a、b、c
混合气体的物质的量是17.92L÷22.4L/mol＝0.8mol
则a＋b＋c＝0.8mol
根据电子得失守恒可知3a＋b＋2c＝1.6mol
根据钠离子守恒可知a＋b＋2c＝1mol
解得a＝0.3mol、b＝0.3mol、c＝0.2mol
则混合气相当于是0.3mol的NO和0.7molNO₂
根据方程式NO+NO₂+2NaOH＝2NaNO₂+H₂O、2NO₂+2NaOH＝NaNO₂+NaNO₃+H₂O可知
生成的硝酸钠是0.2mol、亚硝酸钠是0.8mol
所以上述钠盐溶液中硝酸钠的物质的量浓度为0.2mol÷0.5L＝0.4 mol/L
（3）溶液中NO₃^－的物质的量是1.6mol
则根据方程式8H^＋＋2NO₃^－＋3Cu=2NO＋3Cu^2＋＋4H₂O可知
消耗铜的物质的量是2.4mol
质量是2.4mol×64g/mol＝153.6g
由于最终恰好使溶液充满试管，这说明生成的NO又恰好生成硝酸，则根据电子的得失守恒可知，需要氧气的物质的量是（2.4mol×2）÷4＝1.2mol
在标准状况下的体积是1.2mol×22.4L/mol＝26.88 L
点评：该题综合性强，对学生的要求高。该题的关键是在明确反应原理的基础上，灵活运用各种守恒法，即质量守恒定律、原子守恒、电荷守恒以及电子的得失守恒等，有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生的应试能力和学科素养。