Question

现12.8g铜片与50mL某浓度的硝酸恰好完全反应，生成硝酸铜和NO、NO₂混合气体，且收集到的混合气体在标准状况下体积为4.48L； 请计算：
（1）求原硝酸的物质的量浓度．
（2）收集的气体中各成分的物质的量各为多少？
（3）若将收集着气体的集气瓶倒立于足量水中，通入多少升标准状况下的O₂，可以使集气瓶中充满溶液？

Answer 1

分析：（1）根据n=

m

M

计算12.8质的量，反应生成Cu（NO₃）₂，根据铜原子守恒计算n[Cu（NO₃）₂]，根据氮元素守恒中消耗HNO₃的物质的量为2n（Cu（NO₃）₂）+n（NO）+n（NO₂），再根据c=

n

V

计算；
（2）根据n=

V

Vm

计算混合气体的物质的量，令混合气体中NO和NO₂物质的量分别为xmol、ymol，利用电子转移守恒、二者物质的量之和列方程，据此计算x、y的值；
（3）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O₂，使其充分反应，若要使水恰好充满容器，则NO₂、NO与氧气和水完全反应生成硝酸，由此可得出硝酸与铜反应得到电子的物质的量应等于氧气氧化NO₂、NO生成硝酸得到电子的物质的量，等于铜失去电子的物质的量，据此解答．

解答：解：（1）n（Cu）=

12.8g

64g/mol

=0.2mol，反应后生成Cu（NO₃）₂、NO和NO₂，且NO和NO₂的物质的量总共为

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，则反应中消耗HNO₃的物质的量为2n（Cu（NO₃）₂）+n（NO）+n（NO₂）=2×0.2mol+0.2mol=0.6mol，所以原硝酸的物质的量浓度为

0.6mol

0.05L

=12mol/L，
答：原硝酸的物质的量浓度12mol/L；
（2）令混合气体中NO和NO₂物质的量分别为xmol、ymol，
由电子转移守恒有：3x+y=0.2×2
由二者物质的量之和：x+y=0.2
联立解得x=0.1，y=0.1，
答：收集的气体中NO、NO₂的物质的量都是0.1mol．
（3）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O₂，使其充分反应，若要使水恰好充满容器，则NO₂、NO与氧气和水完全反应生成硝酸，由此可得出硝酸与铜反应得到电子的物质的量应等于氧气氧化NO₂、NO生成硝酸得到电子的物质的量，等于铜失去电子的物质的量，设需通入氧气的体积为x，
由电子守恒，可得：

x

22.4

×4=0.2×2，解得x=2.24L，
答：理论上需要通入O₂的体积（标准状况）是2.24L．

点评：本题考查化学方程式的计算，注意把握硝酸的性质，解答本题的关键是把握氧化还原反应的特点，氧化剂和还原剂得失电子数目相等，3）为易错点，答题时注意从守恒的角度入手思考．