Question

14．有一硫酸和硝酸的混合溶液，取出20mL．加入足量BaCl₂溶液，经过滤、洗涤、烘干后得沉淀9.32g；滤液与lmol/L的苛性钠溶液140mL恰好完全中和．
试求：
（1）原混合溶液中硫酸的物质的量的浓度．
（2）另取20mL原溶液，加入1.92g铜粉共热，生成气体一氧化氮的体积（标准状况下）．

Answer 1

分析 （1）酸与硝酸的混合溶液，取出20mL．加入足量BaCl₂溶液，经过滤、洗涤、烘干后得9.32g沉淀为硫酸钡，根据n=$\frac{m}{M}$计算硫酸钡的物质的量，再根据硫酸根守恒n（H₂SO₄）=n（BaSO₄），根据c=$\frac{n}{V}$计算硫酸、硝酸的物质的量浓度；
（2）滤液中氢离子物质的量不变，与1mol•L^-1NaOH溶液反应，用去140mL碱液时恰好完全中和，酸与氢氧化钠恰好反应，H⁺与OH^-1：1反应，则n（HNO₃）+2（H₂SO₄）=n（NaOH），据此计算出硝酸的物质的量；，然后根据n=$\frac{m}{M}$计算铜的物质的量；发生反应为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑，根据反应的离子方程式计算判断反应的过量问题，根据不足量的物质计算生成NO的体积．

解答 解：（1）硫酸与硝酸的混合溶液，取出20mL．加入足量BaCl₂溶液，经过滤、洗涤、烘干后得9.32g沉淀为硫酸钡，硫酸根守恒，则：n（H₂SO₄）=n（BaSO₄）=$\frac{9.32g}{233g/mol}$=0.04mol，则原溶液中硫酸浓度为：c（H₂SO₄）=$\frac{0.04mol}{0.02L}$=2mol/L，
答：原混合溶液中硫酸的物质的量的浓度2mol/L；
（2）滤液中氢离子物质的量不变，与1mol•L^-1NaOH溶液反应，用去140mL碱液时恰好完全中和，酸与氢氧化钠恰好反应中H⁺与OH^-1：1反应，则n（HNO₃）+2（H₂SO₄）=n（NaOH），即：n（HNO₃）+2×0.04mol=0.14L×1mol/L，解得：n（HNO₃）=0.06mol，
1.92g铜粉物质的量为：n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，
20mL原溶液中氢离子的物质的量为：n（HNO₃）+2（H₂SO₄）=n（NaOH）=0.14L×1mol/L=0.14mol，
     3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
   3mol     8mol       2mol       44.8L          
0.03mol  0.14mol   0.06mol    V
0.03mol Cu完全反应消耗H⁺的物质的量为：n（H⁺）=0.03mol×$\frac{8}{3}$=0.08mol，消耗NO₃^-的物质的量为：n（NO₃^-）=0.03mol×$\frac{2}{3}$=0.02mol，
根据计算可知原混合液中H⁺、NO₃^-都过量，生成NO的量需要按照Cu的物质的量计算，
则生成NO在标况下的体积为：V（NO）=$\frac{44.8L×0.03mol}{3mol}$=0.448L，
答：在标准状况下收集到气体的体积为0.448L．

点评 本题考查混合物反应的计算算，题目难度较大，明确发生的反应原理为解答关键，（2）为易错点，注意硫酸和铜不反应，可以提供氢离子，只要氢离子足量，硝酸根就有可能被完全还原，试题培养了学生的化学计算能力．