题目内容

16．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$\stackrel{△}{→}$2M+2NO2↑+O2↑，加热3.40gMNO3，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108．
（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5.824L．
（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100mL0.6molHNO3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0.025mol．如原混合物中有0.0lmolCu，则其中Cu2O与CuO的质量比为9：5．
（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？
（5）加热某一硝酸铜的结晶水合物和硝酸银的混合物110.2g，使之完全分解，得到固体残渣48.4g．将反应后产生的气体通过水充分吸收后，剩余气体1.68L （S．T．P．）．求原混合物中硝酸铜结晶水合物的化学式．

分析 （1）根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$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=$\frac{m}{n}$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=nVm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=nVm计算NO的体积；
（5）二氧化氮、氧气和水反应方程式为4NO2+O2+2H2O═4HNO3，根据Cu（NO3）2和AgNO3受热分解方程式知，Cu（NO3）2分解产生的NO2和O2的体积比为4：1，被水完全吸收，AgNO3分解出的NO2和O2的体积比小于4：1，所以气体经与水反应后剩余1.68升，剩余气体为O2，根据原子守恒、气体体积列方程组计算硝酸铜、硝酸银的物质的量；根据Cu原子守恒计算硝酸铜结晶水化物中结晶水的系数，从而确定其化学式．

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=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，由方程式可知，MNO3的物质的量=0.03mol×$\frac{2}{3}$=0.02mol，故MNO3的摩尔质量=$\frac{3.4g}{0.02mol}$=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=$\frac{32.64g}{64g/mol}$=0.51mol，NO和NO2的总物质的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=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：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{3x+y=0.51×2}\end{array}\right.$
解得x=0.26  y=0.24
故标况下，NO的体积=0.26mol×22.4L/mol=5.824L，故答案为：5.824L；
（3）NO的物质的量=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=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]=$\frac{1}{2}$×（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：
$\left\{\begin{array}{l}{0.01+2a+b=0.025}\\{0.01×2+2a=0.01×3}\end{array}\right.$
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：0.025mol；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×$\frac{8}{2}$=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；
（5）二氧化氮、氧气和水反应方程式为4NO2+O2+2H2O═4HNO3，根据Cu（NO3）2和AgNO3受热分解方程式知，Cu（NO3）2分解产生的NO2和O2的体积比为4：1，被水完全吸收，AgNO3分解出的NO2和O2的体积比小于4：1，所以气体经与水反应后剩余1.68升，剩余气体为O2，
设原混和物中Cu（NO3）2含x摩，AgNO3含y摩，
则：80xg+108yg=48.4g①
$\frac{1}{4}$ymol=$\frac{1.68}{22.4}$mol②
解之得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.2}\\{y=0.3}\end{array}\right.$
设硝酸铜晶体为Cu（NO3）2•xH2O，根据Cu原子守恒得，
设结晶水合物中结晶水系数为z，
Cu（NO3）2•zH2O～Cu（NO3）2
（188+18z）g               1mol
（110.2-0.3×170）g     0.2mol
$\frac{（188+18z）g}{（110.2-0.3×170）g}=\frac{1mol}{0.2mol}$，z=6，所以其化学式为Cu（NO3）2•6H2O，
答：硝酸铜晶体的化学式为Cu（NO3）2•6H2O．

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．

练习册系列答案
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6．设NA为阿伏伽德罗常数的值，下列叙述正确的是（　　）
A．10gT2O含有的电子数为5NA
B．常温下，0.2L 0.5mol•L-1NH4NO3溶液的氮原子数小于0.2NA
C．用惰性电极电解CuSO4溶液后，如果加入0.1mol Cu（OH）2能使溶液复原，则电路中转移电子的数目为0.4NA
D．常温常压下，5.6gC2H4和C3H6的混合气体中含氢原子数为0.9NA
7．锂离子电池的广泛应用使得锂电池的回收利用一直是科学家关注的焦点．磷酸铁锂是锂电池中最有前景的正极材料，磷酸铁是其前驱体，充放电时可以实现相互转化．某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料（图中简称废料，成份为LiFePO4、碳粉和铝箔）进行金属资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：①FePO4可溶于稀H2SO4，不溶于水和其他的酸．
②Li2SO4、LiOH和Li2CO3在273K下的溶解度分别为34.2g、22.7g和1.54g，在373K下，Li2CO3的溶解度为0.72g
③Ksp[Al（OH）3]=10-32Ksp[Fe（OH）3]=4×10-38
（1）操作1为：过滤
（2）滤液A中通入过量CO2的化学方程式为：CO2+2H2O+NaAlO2=NaHCO3+Al（OH）3↓．
（3）可以提高操作1浸出率的方法有（写出3种）升温，搅拌，增大浓度，增加时间等 ．
（4）完成操作3中的离子方程式：2LiFePO4+H2O2+2H+=2Fe3++2Li++2PO43-+2H2O．
（5）该锂电池充电时的阳极反应式：LiFePO4-e-=FePO4+Li+．
（6）操作4中应选择试剂：NaOH
（7）沉淀C的成分：Li2CO3  
4．绿矾（FeSO4•7H2O）硫酸法生产一种稀有金属产品过程中产出的副产品，产品外观为淡绿色或淡黄绿色结晶固体．加入适量可调节碱性水中的pH，与水中悬浮物有机结合，并加速沉淀，主要应用于水质净化和工业废水处理，同时具有杀菌作用．
（1）98% 1.84g/cm3的浓硫酸在稀释过程中，密度下降，当稀释至50%时，密度为1.4g/cm3，50%的硫酸物质的量浓度为7.14mol•L-1（保留两位小数），50%的硫酸与30%的硫酸等体积混合，混合酸的浓度为＞（填＞、＜、=“）40%“．
（2）实际生产用20%发烟硫酸（100克发烟硫酸含SO320克）配制稀硫酸，若用SO3•nH2O表示20%的发烟硫酸，则n=0.77（保留两位小数）．
（3）绿矾在空气中容易被部分氧化为硫酸铁，现取7.32克晶体溶于稀盐酸后，加入足量的BaCl2溶液，过滤得沉淀9.32克；再通入112mL（标准状况）氯气恰好将Fe2+完全氧化，推测晶体的化学式为FeSO4•Fe2（SO4）3•10H2O．
（4）硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O]（俗称莫尔盐），较绿矾稳定，在分析化学中常用来配制Fe2+的标准溶液，用此Fe2+的标准溶液可以测定剩余稀硝酸的量．现取8.64克Cu2S和CuS的混合物用200mL 2mol/L稀硝酸溶液处理，发生反应如下：
10NO3-+3Cu2S+16H+=6Cu2++10NO↑+3SO42-+8H2O
8NO3-+3CuS+8H+=3Cu2++3SO42-+8NO↑+4H2O
剩余的稀硝酸恰好与V mL 2mol/L （NH4）2Fe（SO4）2溶液完全反应．
已知：NO3-+3Fe2++4H+=NO↑+3Fe3++2H2O
①V值范围42～60mL．
11．把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生0.87g白色沉淀，再向所得悬浊液中逐滴加入1.0mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如图所示．试回答：

（1）依据图象分析，0.87g白色沉淀应为A
A．Mg（OH）2          B．Al（OH）3           C．两者混合物
（2）写出AB段发生反应的离子方程式H2O+AlO2-+H+=Al（OH）3↓．
（3）混合物中AlCl3的质量是2.67克，B点时体系中最大沉淀量m是2.43克．
（4）计算C点时所用盐酸的体积（要求写出必要的计算过程）．
1．《汉书》中“高奴县有洧水可燃”，沈括在《梦溪笔谈》对从地表渗出的、当地人称为“石脂”或“洧水”的使用有“予知其烟可用，试扫其烟为墨，黑光如漆，松墨不及也，此物必大行于世”的描述，关于上文的下列说法中正确的是（　　）
A．“洧水”的主要成分是油脂B．“洧水”的主要成分是煤油
C．“洧水”的主要成分是石油D．其烟的主要成分是石墨
8．已知在碱性条件下，氯气会发生自身氧化-还原反应，某条件下，反应体系的物质为：KClO3、Cl2、KCl、KOH、H2O．
（1）在该反应中KClO3是氧化产物（填“氧化剂”、“还原剂”或“氧化产物”、“还原产物”）．
（2）请把反应物的化学式及配平后的系数填入下列方框中，并标出电子转移的方向和数目：3Cl2+6KOH+□→□
（3）若反应中有1mol电子发生转移，则参加反应的KOH 是1.2mol 
（4）实验室利用6HCl+KClO3→KCl+3H2O+3Cl2↑ 可制取Cl2．根据该反应可推知D
A．KCl是还原产物                 B．盐酸在反应中仅仅是还原剂
C．反应中转移的电子数为6e        D．从方程式可知还原性：HCl＞Cl2．
5．有4.4gO2和CO的混合气体，测得其在标准状况下的体积为3.36L，求：
（1）混合气体中的O2和CO的物质的量分别为多少？
（2）混合气体中的O原子的个数约为多少个？
20．下列混合物能用分液法分离的是（　　）
A．乙醇与乙酸B．苯和溴苯
C．乙酸乙酯和Na2CO3溶液D．苯和四氯化碳

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