Question

在100mL混合酸的溶液中，硝酸的物质的量浓度为0.5mol/L，硫酸的物质的量浓度为0.15mol/L．向其中加入5.76g铜粉，微热，使其充分反应．（忽略体积变化）
（1）求溶液中Cu²⁺的物质的量浓度．
（2）若要使5.76g铜粉完全溶解，且溶液中只存在一种盐，则原溶液中的硝酸和硫酸的物质的量浓度应分别为多少？

Answer 1

考点：硝酸的化学性质,离子方程式的有关计算

专题：计算题,氮族元素

分析：（1）依据离子方程式：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO+4H₂O计算解答；
（2）若要使5.76g铜粉完全溶解，且溶液中只存在一种盐，则硝酸根离子应完全反应，最后剩余盐为硫酸铜．

解答： 解：（1）混合酸中硝酸的物质的量为：n（HNO₃）=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，硫酸的物质的量为：n（H₂SO₄）=0.1L×0.15moL/L=0.015moL，
溶液中所含氢离子的物质的量为：n（H⁺）=0.05moL+2×0.015moL=0.08mol，铜的物质的量为：n

5.76g

64g/mol

=0.09mol，则：
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO+4H₂O
3       2        8
0.03mol 0.02mol 0.08mol
由上述计算可知，H⁺不足，应该根据H⁺计算，由方程式可知n（Cu²⁺）=

3

8

n（H⁺）=

3

8

×0.08mol=0.03mol，
所以C（Cu²⁺）=

0.03mol

0.1L

=0.3 mol/L，
答：溶液中Cu²⁺的物质的量浓度为：0.3 mol/L；
（2）依据方程式3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO+4H₂O，
要使0.09molCu完全反应，需要消耗的硝酸根离子的物质量的为：0.09mol×

2

3

=0.06mol，
依据氮原子个数守恒可知n（HNO₃）=n（NO₃^-）=0.06mol；
要使0.09molCu完全反应，需要消耗的氢离子的物质量的为：0.09mol×

8

3

=0.24mol，
依据氢离子个数守恒得0.24mol=n（HNO₃）+2n（H₂SO₄）=0.06mol+2n（H₂SO₄），解得：n（H₂SO₄）=0.09 mol，
C（HNO₃）=

0.06mol

0.1L

=0.6mol/L；
C（H₂SO₄）=

0.09mol

0.1L

=0.9mol/L，
答：原溶液中的硝酸和硫酸的物质的量浓度应分别为0.6mol/L和0.9mol/L．

点评：本题考查了硝酸的有关计算，明确利用离子反应方程式计算是解题的关键，题目难度中等．