Question

9．一定量的浓硝酸与44.8g的铜反应，铜片完全溶解后收集到标况下混合气体NO和NO₂的体积为22.4L，不考虑NO₂与N₂O₄的相互转化，试计算下列相关问题：（要求写出计算过程）
（1）消耗的硝酸物质的量．
（2）混合气体中NO₂、NO的体积．
（3）相同条件下，上述反应生成的NO₂、NO分别被水恰好吸收时所需的O₂体积比．

Answer 1

分析 发生反应为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，n（Cu）=$\frac{44.8g}{64g/mol}$=0.7mol，结合原子守恒、化合价升降守恒及反应计算．

解答 解：发生反应为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
（1）n（Cu）=$\frac{44.8g}{64g/mol}$=0.7mol，n（气体）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，根据N原子守恒得参加反应的n（HNO₃）=2n（Cu）+n（气体）=2×0.7mol+1 mol=2.4mol，
答：参加反应的硝酸的物质的量是2.4mol； 
（2）设NO₂和NO分别为xmol、ymol，
混合气体中N原子的物质的量之和为1mol，则x+y=1→①，
根据化合价升降守恒知同元素化合价的升高=氮元素的化合价降低，x+3y=0.7×2→②，
解得x=0.8mol，y=0.2mol，
所以V（NO）=0.2mol×22.4L/mol=4.48L；V（NO₂）=0.8mol×22.4L/mol=17.92L，
答：混合气体中V（NO）=4.48L；V（NO₂）=17.92L；
（3）根据整个过程分析，要计算上述反应生成的NO₂、NO分别被水恰好吸收时所需的O₂体积比，则氧气化合价的降低等于氮元素化合价升高，
故NO需氧气的体积=$\frac{3×0.2}{4}×22.4$=3.36L，NO₂需氧气的体积=$\frac{0.8×1}{4}×22.4$=4.48L．
答：上述反应生成的NO₂、NO分别被水恰好吸收时所需的O₂体积比=4.48：3.36=4：3．

点评 本题考查化学反应方程式的计算，为高频考点，把握原子守恒和电子守恒为解答的关键，侧重分析能力、计算能力的考查，题目难度不大．