Question

硝酸是常见的三大强酸之一，在化学研究和化工生产中有着广泛应用，常用于制备硝酸盐、染料、肥料、医药中间体、烈性炸药等．硝酸盐多用于焰火、试剂、图象处理行业．
（1）某金属M的硝酸盐受热时按下式分解：2MNO₃→2M+2NO₂↑+O₂↑，加热3.40g MNO3，生成NO₂和O₂折算成标准状况时的总体积为672mL．由此可以计算出M的相对原子质量为

 

．
（2）将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO₂混合气体折算成标准状况下的体积为11.2L．其中NO的体积为

 

．
（3）现有Cu、Cu₂O和CuO组成的混合物，某研究性学习小组为了探究其组成情况，加入100mL0.6mol/LHNO₃溶液恰好使混合物完全溶解，同时收集到224mLNO气体（S．T．P．）．则产物中硝酸铜的物质的量为

 

．如原混合物中有0.01molCu，则其中Cu₂O与CuO的质量比为

 

．
（4）有一稀硫酸和稀硝酸的混合酸，其中H₂SO₄和HNO₃物质的量浓度分别是4mol/L和2mol/L，取10mL此混合酸，向其中加入过量的铁粉，HNO₃被还原成NO，待反应结束后，可产生标准状况下的气体多少升？（写出计算过程）

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）根据n=

V

Vm

计算混合气体总物质的量，再根据方程式计算MNO₃的物质的量，根据M=

m

n

计算MNO₃的摩尔质量，进而计算M的相对原子质量；
（2）设NO和NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，根据电子转移守恒及二者体积列方程计算，再根据V=nV_m计算NO的体积；
（3）混合物与硝酸恰好反应，溶液中溶质为硝酸铜，根据N元素守恒：2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO）=n（HNO₃），据此计算硝酸铜的物质的量；
令Cu₂O与CuO的物质的量分别为a mol、b mol，根据Cu元素守恒、电子转移守恒列方程计算，再根据m=nM计算；
（4）根据n=cV计算n（H⁺）、n（NO₃^-），由于Fe过量，发生反应：3Fe+8H⁺+2NO₃^-=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，进行过量计算，根据不足量的物质计算NO的物质的量，再根据V=nV_m计算NO的体积．

解答： 解：（1）NO₂和O₂折算成标准状况时的总体积为672mL，气体总物质的量=

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，由方程式可知，MNO₃的物质的量=0.03mol×

2

3

=0.02mol，故MNO₃的摩尔质量=

3.4g

0.02mol

=170g/mol，则M的相对原子质量=170-62=108，故答案为：108；
（2）32.64g铜的物质的量=

32.64g

64g/mol

=0.51mol，NO和NO₂的总物质的量=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，设NO和NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，根据电子转移守恒及二者物质的量，则：

x+y=0.5 3x+y=0.51×2

解得x=0.26  y=0.24
故标况下，NO的体积=0.26mol×22.4L/mol=5.824L；
（3）NO的物质的量=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，
混合物与硝酸恰好反应，溶液中溶质为硝酸铜，根据N元素守恒：2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO）=n（HNO₃），所以n[Cu（NO₃）₂]=

1

2

×（0.1L×0.6mol/L-0.01mol）=0.025mol；
令Cu₂O与CuO的物质的量分别为a mol、b mol，根据Cu元素守恒、电子转移守恒，则：

0.01+2a+b=0.025 0.01×2+2a=0.01×3

解得a=0.005 b=0.005
故Cu₂O与CuO的质量比=144g/mol：80g/mol=9：5，
故答案为：0.025；9：5；
（4）n（H⁺）=0.01L×4mol/L×2+0.01L×2mol/L=0.1mol，n（NO₃^-）=0.01L×2mol/L=0.02mol
由于Fe过量，发生反应：3Fe+8H⁺+2NO₃^-=3Fe²⁺+2NO↑+4H₂O，0.02molNO₃^-完全反应，需要H⁺的物质的量=0.02mol×

8

2

=0.08mol＜0.1mol，故H⁺过量，NO₃^-不足，故生成NO的物质的量=0.02mol，则标况下，NO的体积=0.02mol×22.4L/mol=0.448L，
答：可产生标准状况下的气体为0.448L．

点评：本题考查化学方程式计算、混合物计算，属于拼合型题目，侧重考查学生分析计算能力，题目计算量较大，为易错题目，难度中等．