Question

为测定某铜银合金的组成，将30.0g合金溶于80mL 13.5mol/L的浓HNO₃中．待合金完全溶解后，收集到NO和NO₂混合气体6.72L（标准状况），并测得溶液中H⁺浓度为1mol/L，假设反应前后溶液体积不变，试计算：
（1）被还原的硝酸的物质的量；
（2）合金中银的质量；
（3）收集到的混合气体中NO₂的体积（标准状况）．

Answer 1

考点：氧化还原反应的计算,有关混合物反应的计算

专题：氧化还原反应专题

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，进而计算二氧化氮的体积．

解答： （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，
答：合金中银的质量为10.8g．
（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：

a+b= 6.72 22.4 3a+b=0.3×2+0.1×1

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，
答：混合气体中NO₂的体积为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．