Question

5．在17℃、1.01×10⁵Pa，密闭容器中N₂O₄和NO₂的混合气体达到平衡时，c（NO₂）=0.030 0mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.012 0mol•L^-1，现用一定量的Cu与足量的浓HNO₃ 反应，制得上述1.00L已达到平衡的N₂O₄ 和NO₂ 的混合气体（17℃、1.01×10⁵ Pa），理论上至少需消耗Cu多少克？

Answer 1

分析 根据n=cV计算出N₂O₄和NO₂的物质的量，根据氮元素守恒计算Cu与硝酸反应生成NO₂的总物质的量，再根据反应方程式计算Cu的物质的量，根据m=nM计算理论上消耗Cu的质量．

解答 解：平衡时，c（NO₂）=0.030 0mol•L^-1、c（N₂O₄）=0.012 0mol•L^-1，则：
n（N₂O₄）=c（N₂O₄）×V=0.0120 mol•L^-1×1.00L=0.0120mol，
n（NO₂）=c（NO₂）×V=0.0300 mol•L^-1×1.00L=0.0300mol，
则生成二氧化氮总的物质的量为：n （NO₂）_总=n（NO₂）+2n（N₂O₄）=0.0540mol，
由Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，可得：m=$\frac{0.054mol}{2}$×64g/mol=1.73g，
答：理论上需消耗Cu的质量为1.73g．

点评 本题考查了有关混合物反应的计算，题目难度中等，也可以利用电子转移守恒计算Cu的物质的量，注意质量守恒定律、电子守恒等知识在化学计算中的应用方法．