Question

将3.20 g Cu溶于B mol·L^-1过量的硝酸溶液30.0 mL中，假设硝酸的还原产物只有NO₂和NO，反应结束后，将所剩溶液加水稀释至1 000 mL，测得c()＝0.200 mol·L^-1。

（1）试求稀释后溶液的pH。

（2）生成的气体中NO₂和NO的物质的量 (可用含有B的代数式表示)。

（3）用NaOH溶液吸收氮的氧化物是防止NO_x污染的一种方法。原理为：2NO₂+2NaOH====NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO+NO₂+2NaOH====2NaNO₂+H₂O

若生成的混合气体能被NaOH溶液完全吸收，试讨论B的取值范围。

Answer 1

（1）pH=1  （2）NO：（0.045B－0.350）mol，NO₂：(0.150-0.015B) mol

（3）8.3≤B＜10

解析：(1)设稀释后溶液的H⁺物质的量浓度为c(H⁺)，依溶液电中性，可得(3.20 g÷64 g·mol^-1)×2+c(H⁺)×1.00 L=0.200 mol·L^-1×1.00 L，解得c(H⁺)=0.100 mol·L^-1，pH=-lg c(H⁺) =1。

(2)设n(NO₂)=a mol，n(NO)=b mol，依电子得失守恒，有：a+3b=0.100  ①，依N元素守恒，有：a+b=0.030B-0.200  ②，解①②联立得：a=(0.045B－0.350) mol，b=(0.150－0.015B) mol。

(3)依题意有不等式：n(NO₂)＞0，n(NO)＞0，n(NO₂)≥n(NO)，即：0.045B-0.350＞0，解得B＞7.80； 0.150－0.015B＞0，解得B＜10.0；0.045B－0.350≥0.150－0.015B，解得B≥8.30。

综合上述结果得：8.3≤B＜10。