Question

在50mL a mol?L^-1的硝酸溶液中，加入6.4g Cu，全部溶解，假设硝酸的还原产物只有NO₂和NO，将反应后溶液用蒸馏水稀释至100mL时测得c（NO₃^-）=3mol?L^-1．
（1）求稀释后的溶液的pH=

 

．
（2）若生成的气体中NO₂的物质的量为0.125mol，则a=

 

．
（3）治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反应原理如下：
NO₂+NO+2NaOH→2NaNO₂+H₂O       2NO₂+2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O
若将上述（2）中的NO₂和NO的混合气体通入2mol?L^-1的NaOH恰好被吸收，求NaOH溶液的体积为

 

mL．生成的NaNO₂为

 

mol．
（4）治理氮氧化物污染的另一种方法，可用氨氧混合气进行选择性催化还原处理．其主要反应原理如下：
4NO+4NH₃+O₂

催化剂

140℃

4N₂+6H₂O   6NO₂+8NH₃

催化剂

140℃

7N₂+12H₂O
某硝酸厂排放的尾气中氮氧化合物的含量为2490mg/m³（体积已折算至标准状况），其中NO与NO₂物质的量比为4：1．设尾气中氮氧化物与氨氧混合气恰好完全反应．
①氨氧混合气的平均相对分子质量为

 

（精确到0.01）．
②要处理5m³的尾气，需要氨氧混合气的体积为

 

 L．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）溶液c（Cu²⁺）=n（Cu），由电荷守恒可知溶液中c（NO₃^-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺），据此计算c（H⁺），代入PH=-lgc（H⁺）计算；
（2）根据电子转移守恒计算NO的物质的量，再根据N元素守恒计算n（HNO₃），进而计算原硝酸溶液浓度；
（3）反应后为NaNO₂、NaNO₃混合溶液，根据N元素守恒可知，n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=n（NO₂）+n（NO），根据钠元素守恒可知，n（NaOH）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃），再根据V=

n

c

计算溶液体积；
根据方程式计算生成NaNO₂的物质的量；
（4）①设1m³尾气中NO₂的物质的量为x，则NO的物质的量为4x，根据尾气中氮氧化合物的含量列方程计算x的值，再根据方程式计算需要NH₃、O₂的物质的量，根据M=

m

n

计算其平均相对分子质量；
②结合①中的数据，根据V=nV_m计算处理1m³尾气需要氨氧混合物的体积，进而计算处理5m³的尾气需要氨氧混合气的体积．

解答： 解：（1）6.4g Cu的物质的量为

6.4g

64g/mol

=0.1mol，所以溶液n（Cu²⁺）=n（Cu）=0.1mol，溶液中c（NO₃^-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺），所以溶液中c（H⁺）=c（NO₃^-）-2c（Cu²⁺）=3mol/L-

0.1mol

0.1L

×2=1mol/L，所以pH=-lg1=0，
故答案为：0；
（2）根据电子转移守恒，NO的物质的量=

0.1mol×2-0.125mol×1

3

=0.025mol，根据N元素守恒，原溶液中n（HNO₃）=0.125mol+0.025mol+0.1L×3mol/L=0.45mol，故原硝酸的浓度为

0.45mol

0.05L

=9mol/L，
故答案为：9；
（3）反应后为NaNO₂、NaNO₃混合溶液，根据N元素守恒可知，n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=n（NO₂）+n（NO）=0.125mol+0.025mol=0.15mol，根据钠元素守恒可知，n（NaOH）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=0.15mol，NaOH溶液的体积为

0.15mol

2mol/L

=0.075L=75mL；
      NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O      
0.025mol 0.025mol   0.05mol
           2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O
（0.125mol-0.025）mol   0.05mol
故生成NaNO₂的物质的量=0.05mol+0.05mol=0.1mol，
故答案为：75；0.1；
（4）①设1m³尾气中NO₂的物质的量为x，则NO的物质的量为4x，4xmol×30g/mol+46xg=2.49g，解得x=0.015mol，所以1m³尾气中NO₂的物质的量为0.015mol，则NO的物质的量为0.06mol，
根据方程式：4NO+4NH₃+O₂

催化剂

140℃

4N₂+6H₂O，可知0.06molNO需要0.06molNH₃，0.015molO₂，
根据方程式：6NO₂+8NH₃

催化剂

140℃

7N₂+12H₂O，可知0.015molNO₂需要0.02molNH₃，所以氨氧混合气体的平均摩尔质量=

(0.06+0.02)mol×17g/mol+0.015mol×32g/mol

0.06mol+0.02mol+0.015mol

=19.37g/mol，所以其相对分子质量为19.37，
故答案为：19.37；
②处理1m³尾气需要氨氧混合物的体积=（0.06+0.02+0.015）mol×22.4L/mol=2.128L，则要处理5m³的尾气，需要氨氧混合气的体积为=2.128L×5=10.64L，
故答案为：10.64．

点评：本题考查含氮物质的有关计算，侧重考查学生的分析计算能力，题目计算量较大，为易错题目，注意利用守恒法，结合方程式来分析解答，难度较大．