Question

19．为测定某铜银合金的成分，将30.0g合金溶于80mL、13.5 mol/L的浓硝酸中．合金全部溶解后，收集到气体6.72L（标准状况下，且忽略NO₂的二聚合），并测得溶液的pH值为0．假设反应后溶液的体积仍为80mL，试计算：
（1）反应后剩余硝酸物质的量；
（2）被还原的HNO₃的物质的量；
（3）通过计算判断生成气体是否只含有一种成分？
（4）合金中银的质量分数．

Answer 1

分析 （1）pH值为0，据pH=-lgc（H⁺），则c（H⁺）=1mol/L，故剩余硝酸物质的量为n（HNO₃）=n（H⁺），据此进行分析；
（2）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；
（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，已确认生成气体不止一种；
（4）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；

解答 解：（1）pH=-lgc（H⁺）=0，则c（H⁺）=1mol/L，故剩余硝酸物质的量为n（HNO₃）=n（H⁺）=1.0 mol•L^-1×0.08L=0.08mol，
答：反应后剩余硝酸物质的量为0.08mol；
（2）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；
（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
故混合气体中有NO₂，NO，
答：生成气体的成分是NO₂，NO，不止一种；
（4）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：$\frac{10.8g}{30g}$=36%，
答：合金中银的质量分数为36%．

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．