Question

6．为了测定某铜银合金的成分，将30.0g合金溶于80mL 13.5mol/L的浓硝酸中，待合金完全溶解后，共收集到标准状况气体6.72L，并测得溶液的c（H⁺）=1mol/L，假设反应后溶液的体积仍为80mL，计算：
（1）被还原的硝酸的物质的量．
（2）合金中银的质量分数．
（3）NO和NO₂体积．

Answer 1

分析 （1）被还原的硝酸生成NO、NO₂，根据N元素守恒计算被还原硝酸的物质的量；
（2）令混合物中Cu、Ag物质的量分别为xmol、ymol，产物Cu（NO₃）₂、AgNO₃中含NO₃^-物质的量各为2xmol、ymol，根据合金质量及N原子守恒列方程，再根据m=nM计算Ag的质量；
（3）令混合气体中NO和NO₂的物质的量分别为amol、bmol，根据二者体积及电子转移守恒列方程计算，进而计算一氧化氮和二氧化氮的体积．

解答 解：（1）收集到的气体为NO₂和NO，故被还原的n（HNO₃）=n（NO₂+NO）=6.72 L÷22.4L•mol^-1=0.30mol，
答：被还原的硝酸的物质的量为0.3mol；
（2）反应的n（HNO₃）=13.5 mol•L^-1×0.08L-1.0 mol•L^-1×0.08L=1 mol
设合金中铜、银物质的量分别为xmol、ymol，则：
64x+108y=30   ①
产物Cu（NO₃）₂、AgNO₃中含NO₃^-物质的量各为2x mol、y mol，据N守恒可得：
2x+y+0.3=1 ②
联立①②，解得x=0.3  y=0.10 mol
故合金中银的质量=0.10 mol×108g/mol=10.8g，合金中银的质量分数为：$\frac{10.8g}{30g}×100%$=36%，答：合金中银的质量分数为36%；
（3）令混合气体中NO和NO₂的物质的量分别为amol、bmol，根据二者体积及电子转移守恒，则：
$\left\{\begin{array}{l}{a+b=\frac{6.72}{22.4}}\\{3a+b=0.3×2+0.1×1}\end{array}\right.$
解得a=0.2，b=0.1
故混合气体中NO₂的体积=0.1mol×22.4L/mol=2.24L，V（NO）=4.48L，
答：NO和NO₂体积分别是：4.48L和2.24L．

点评 本题考查混合物计算、氧化还原反应计算，难度中等，注意反应中硝酸起氧化剂、还原剂作用，注意守恒思想的应用．