Question

14．某溶液中含有H⁺、SO₄^2-、NO₃^-三种离子，其中H⁺、SO₄^2-的物质的量浓度分别为7.0mol/L和2.0mol/L．取该溶液20mL，加入3.2g Cu粉，加热使他们充分反应，收集到的气体在标况下体积是多少？

Answer 1

分析 其中H⁺、SO₄^2-的物质的量浓度分别为7.0mol/L和2.0mol/L．由电荷守恒可知，NO₃^-的浓度为7mol/L-2.0mol/L×2=3mol/L，取该溶液20mL，H⁺、NO₃^-两种离子的物质的量分别为0.02L×7mol/L=0.14mol、0.02L×3mol/L=0.06mol，n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，结合3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，判断过量后以不足量代入计算．

解答 解：其中H⁺、SO₄^2-的物质的量浓度分别为7.0mol/L和2.0mol/L．由电荷守恒可知，NO₃^-的浓度为7.0mol/L-2.0mol/L×2=3mol/L，取该溶液20mL，H⁺、NO₃^-两种离子的物质的量分别为0.02L×7mol/L=0.14mol、0.02L×3mol/L=0.06mol，n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，
由3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，若0.05molCu完全反应，消耗氢离子为0.05mol×$\frac{8}{3}$=0.133mol，消耗硝酸根离子为0.05mol×$\frac{2}{3}$=0.033mol，
若氢离子完全反应，则消耗Cu为0.14mol×$\frac{3}{8}$=0.0525mol，消耗硝酸根离子为0.14mol×$\frac{2}{8}$=0.035mol，
由上述计算可知，H⁺、NO₃^-均过量，Cu完全反应，设生成NO的物质的量为x，则
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
 3                  2
0.05mol             x
$\frac{3}{2}=\frac{0.05mol}{x}$，
解得x≈0.0333mol，
所以收集到的气体在标况下体积是0.0333mol×22.4L/mol=0.75L，
答：收集到的气体在标况下体积是0.75L．

点评 本题考查氧化还原反应的计算，为高频考点，把握发生的氧化还原反应、过量计算等为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，题目难度不大．