Question

18．将一定量的镁和铜组成的混合物加入到稀硝酸中，金属完全溶解（假设反应中还原产物只有NO）．向反应后的溶液中加人3mol/L NaOH溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g．则下列叙述中不正确的是（　　）

• A． 当生成的沉淀量达到最大时，消耗NaOH溶液的体积V≥100 mL
• B． 当金属全部溶解时，参加反应的硝酸的物质的量一定是0.4mol
• C． 参加反应的金属的总质量为9.6 g＞m＞3.6 g
• D． 当金属全部溶解时收集到NO气体的体积一定为2.24 L

Answer 1

分析 将一定量的镁和铜组成的混合物加入到稀HNO₃中，金属完全溶解（假设反应中还原产物只有NO），发生反应：3Mg+8HNO₃ （稀）=3Mg（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃ （稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
向反应后的溶液中加入过量的3mol/L NaOH溶液至沉淀完全，发生反应：Mg（NO₃）₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaNO₃、Cu（NO₃）₂+2NaOH=Cu（OH）₂↓+2NaNO₃，沉淀为氢氧化镁和氢氧化铜，生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g，则氢氧化镁和氢氧化铜含有氢氧根的质量为5.1g，氢氧根的物质的量为：$\frac{5.1g}{17g/mol}$=0.3mol，根据电子转移守恒，则镁和铜的总的物质的量为0.15mol，
A．加入的氢氧化钠可能中和未反应的硝酸；
B．根据方程式可知参加反应的n_反应（HNO₃）=$\frac{8}{3}$n（金属）；
C．利用极限法假定全为镁、全为铜计算判断；
D．根据电子转移守恒计算NO物质的量，结合气体不一定是标准状况判断．

解答 解：将一定量的镁和铜组成的混合物加入到稀HNO₃中，金属完全溶解（假设反应中还原产物只有NO），发生反应：3Mg+8HNO₃ （稀）=3Mg（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃ （稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
向反应后的溶液中加入过量的3mol/L NaOH溶液至沉淀完全，发生反应：Mg（NO₃）₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaNO₃；Cu（NO₃）₂+2NaOH=Cu（OH）₂↓+2NaNO₃，沉淀为氢氧化镁和氢氧化铜，生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g，则氢氧化镁和氢氧化铜含有氢氧根的质量为5.1g，氢氧根的物质的量为：$\frac{5.1g}{17g/mol}$=0.3mol，根据电子转移守恒，则镁和铜的总的物质的量为0.15mol，
A．若硝酸无剩余，则参加反应氢氧化钠的物质的量等于0.3mol，需要氢氧化钠溶液体积=$\frac{0.3mol}{3mol/L}$=0.1L=100mL，硝酸若有剩余，消耗的氢氧化钠溶液体积大于100mL，故A正确；
B．根据方程式可知参加反应的n_反应（HNO₃）=$\frac{8}{3}$n（金属）=0.15mol×$\frac{8}{3}$=0.4mol，故B正确；
C．镁和铜的总的物质的量为0.15mol，假定全为镁，质量为0.15mol×24g/mol=3.6g，若全为铜，质量为0.15mol×64g/mol=9.6g，所以参加反应的金属的总质量（m）为3.6g＜m＜9.6g，故C正确；
D．镁和铜的总的物质的量为0.15mol，根据电子转移守恒可知生成的NO物质的量为：$\frac{0.15mol×2}{3}$=0.1mol，若为标准状况下，生成NO的体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L，但NO不一定处于标准状况，收集到NO气体的体积不一定为2.24L，故D错误；
故选D．

点评 本题主要考查混合物有关计算，题目难度中等，试题综合考查学生的得失电子守恒、质量守恒等综合运用和解决复杂问题的能力，是一道考查能力的好题，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用．