Question

15．1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO₂和N₂O₄ 的混合气体1120mL （标准状况），向反应后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀．
（1）该浓硝酸的物质的量浓度是14.0mol/L；
（2）该合金中铜的物质的量是0.02mol；
（3）NO₂和N₂O₄ 的混合气体中，N₂O₄ 的体积分数是20%；
（4）得到2.54沉淀时，加入NaOH溶液的体积是640mL．

Answer 1

分析 （1）根据c=$\frac{1000ρω}{M}$计算浓硝酸的物质的量浓度；
（2）金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀为氢氧化铜、氢氧化镁，故沉淀中氢氧根的质量为2.54g-1.52g=1.02g，根据电荷守恒可知，金属提供的电子物质的量等于氢氧根的物质的量，设铜、镁合金中Cu、Mg的物质的量分别为xmol、ymol，根据提供的电子物质的量与二者质量之和列方程计算x、y的值；
（3）根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算NO₂和N₂O₄混合气体的物质的量，设二氧化氮的物质的量为amol，表示出四氧化二氮的物质的量，根据电子转移守恒列方程计算；
（4）根据n=cV可计算硝酸总物质的量，金属离子全部沉淀时，反应后溶质为硝酸钠，根据氮元素守恒计算硝酸钠的物质的量，根据钠离子守恒可知n（NaOH）=n（NaNO₃），再根据V=$\frac{n}{c}$计算需要氢氧化钠溶液的体积．

解答 解：（1）该浓硝酸密度为1.40g/mL、质量分数为63%，则该浓硝酸的物质的量浓度为：$\frac{1000×1.4×63%}{63}$mol/L=14.0mol/L，
故答案为：14.0mol/L；
（2）金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀为氢氧化铜、氢氧化镁，故沉淀中氢氧根的质量为2.54g-1.52g=1.02g，氢氧根的物质的量为：$\frac{1.02g}{17g/mol}$=0.06mol，根据电荷守恒可知，金属提供的电子物质的量等于氢氧根的物质的量，即金属提供电子为0.06mol，
令铜、镁合金中Cu、Mg的物质的量分别为xmol、ymol，
则：$\left\{\begin{array}{l}{2x+2y=0.06}\\{64x+24y=1.52}\end{array}\right.$
解得：x=0.02、y=0.01，
则合金中铜的物质的量之比是0.02mol，
故答案为：0.02mol；
（3）标况下，NO₂和N₂O₄混合气体的物质的量为：$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，设二氧化氮的物质的量为amol，则四氧化二氮的物质的量为（0.05-a）mol，根据电子转移守恒可知，a×1+（0.05-a）×2×1=0.06，解得：a=0.04，NO₂的体积分数为$\frac{0.04mol}{0.05mol}$×100%=80%，NO的体积分数为：1-80%=20%，
故答案为：20%；
（4）金属离子全部沉淀时，反应后溶质为硝酸钠，根据氮元素守恒可知，硝酸钠的物质的量为0.05L×14mol/L-0.04mol-（0.05-0.04）mol×2=0.64mol，根据钠离子守恒可知n（NaOH）=n（NaNO₃）=0.64mol，故需要氢氧化钠溶液的体积为：$\frac{0.64mol}{1mol/L}$=0.64L=640mL，
故答案为：640．

点评 本题考查混合物反应的有关计算，题目难度中等，理解反应发生的过程是关键，注意根据守恒思想进行解答，试题培养了学生的化学计算能力．