Question

20．将32g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO₂混合气体在标准状况下的体积为11.2L．请回答：
（1）NO的体积为5.6L，NO₂的体积为5.6L．
（2）待产生的气体全部释放后，向溶液加入V mL a mol•L^-1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为$\frac{0.1aV+50}{14}$mol•L^-1．
（3）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO₃，至少需要通入O₂0.25mol．

Answer 1

分析 （1）设NO和NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者体积及电子转移守恒列方程计算，再根据V=nV_m计算各自体积；
（2）（3）加入氢氧化钠恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，此时溶液中溶质为NaNO₃，根据钠离子守恒有：n（NaNO₃）=n（NaOH），由N原子守恒可知：n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO和NO₂），再根据c=$\frac{n}{V}$计算；
（3）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO₃，用氧气氧化，氧气得到的电子等于NO、NO₂失去的电子，根据电子得失守恒计算．

解答 解：（1）32g铜的物质的量为：n=$\frac{32g}{64g/mol}$=0.5mol，在反应中失去的电子的物质的量为：2×0.5mol=1mol，标准状况下11.2L混合气体的物质的量为：n=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol
设NO和NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，则：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{3x+y=1}\end{array}\right.$，
解得x=0.25、y=0.25，
标准状况下NO的体积为：0.25mol×22.4L/mol=5.6L，NO₂的体积=0.25mol×22.4L/mol=5.6L
故答案为：5.6；5.6；
（2）加入氢氧化钠恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，此时溶液中溶质为NaNO₃，根据钠离子守恒有：n（NaNO₃）=n（NaOH）=V×10^-3L×amol/L=aV×10^-3 mol，由N原子守恒可知：n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO和NO₂）=aV×10^-3 mol+0.5mol=（aV×10^-3+0.5）mol，
则硝酸的物质的量浓度为：$\frac{（aV×1{0}^{-3}+0.5）mol}{0.14L}$=$\frac{0.1aV+50}{14}$mol/L，
故答案为：$\frac{0.1aV+50}{14}$；
（3）用氧气使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO₃，氧气得到的电子等于NO、NO₂失去的电子，
设需要氧气的物质的量为x，根据电子得失守恒可得：0.25×3+0.25×1=4x，解得：x=0.25mol，
故答案为：0.25．

点评 本题考查了化学方程式的计算，题目难度中等，明确发生反应原理为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．