Question

7．有一硫酸和硝酸的混合溶液，取出100mL加入足量BaCl₂溶液，过滤，洗涤，烘干后得到93.2g沉淀；滤液与4mol•L^-1NaOH溶液反应，消耗400mLNaOH溶液时恰好完全中和．计算：
（1）混合溶液中硫酸、硝酸的物质的量浓度；
（2）另取100mL原混合溶液稀释至200mL，加入44.8g铜粉共热，可收集到的气体在标准状况下的体积．

Answer 1

分析 （1）酸与硝酸的混合溶液，取出100mL加入足量BaCl₂溶液，过滤、洗涤、烘干后得到93.2g的沉淀为硫酸钡，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），滤液中氢离子物质的量不变，与4mol•L^-1NaOH溶液反应，用去400mL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，故n（HNO₃）+2（H₂SO₄）=n（NaOH），根据c=$\frac{n}{V}$计算硫酸、硝酸的物质的量浓度；
（2）发生反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，先判断过量情况，然后根据不足量计算．

解答 解：（1）硫酸与硝酸的混合溶液，取出100mL加入足量BaCl₂溶液，过滤、洗涤、烘干后得到93.2g的沉淀为硫酸钡，
硫酸根守恒故n（H₂SO₄）=n（BaSO₄）=$\frac{93.2g}{233g/mol}$=0.4mol，故原溶液中c（H₂SO₄）=$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L；
滤液中氢离子物质的量不变，与4mol•L^-1NaOH溶液反应，用去40mL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，故n（HNO₃）+2（H₂SO₄）=n（NaOH），即n（HNO₃）+2×0.4mol=0.4L×4mol/L，解得n（HNO₃）=0.8mol，故原溶液中c（HNO₃）=$\frac{0.8mol}{0.1L}$=8mol/L，
答：混合液中H₂SO₄的物质的量浓度为4mol/L、HNO₃的物质的量浓度是8mol/L；
（2）44.8gCu的物质的量为：$\frac{44.8g}{64g/mol}$=0.7mol，
溶液中H⁺离子的物质的量为：100×10^-3×（4×2+8×1）mol=1.6mol，
溶液中含有NO₃^-的物质的量为：100×10^-3L×8mol/L=0.8mol，
发生反为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
              3mol   8mol  2mol            44.8L         
           0.7mol  1.6mol 0.8mol           V
1.6molH⁺完全反应消耗0.4molNO₃^-、0.6molCu，显然H⁺不足，
所以生成NO的体积按照氢气的物质的量计算，
则：$\frac{8mol}{1.6mol}$=$\frac{44.8L}{V}$，
解得：V=8.96 L，
答：收集到气体在标准状况下的体积为8.96 L．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，（2）为易错点，正确判断过量情况为解答关键，试题培养了学生的化学计算能力．