Question

3．將32.64g 銅與140mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產(chǎn)生的NO和NO₂混和氣體在標準狀況下的體積為11.2L，請計算：
（1）生成的NO和NO₂的標準狀況下體積的體積．
（2）待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入VmL amol/L的NaOH 溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺ 全部轉化成沉淀，計算原硝酸溶液物質的量濃度．
（3）欲使銅與硝酸反應生成的氣體在水中全部轉化為HNO₃，計算至少需要的氧氣的物質的量．

Answer 1

分析 （1）發(fā)生Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，n（Cu）=$\frac{32.64g}{64g/mol}$=0.51mol，n（NO_x）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，根據(jù)轉移電子守恒、原子守恒來計算生成的NO和NO₂的標準狀況下體積的體積；
（2）無論硝酸是否剩余，氫氧化鈉和硝酸銅、硝酸反應都生成硝酸鈉，根據(jù)鈉原子守恒計算生成硝酸根離子的物質的量，根據(jù)N原子守恒計算生成氮氧化物消耗硝酸的物質的量，從而計算硝酸濃度；
（3）氧化還原反應中得失相等，根據(jù)轉移電子守恒來分析解答．

解答 解：（1）發(fā)生Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+NO₂↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，n（Cu）=$\frac{32.64g}{64g/mol}$=0.51mol，n（NO_x）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，設NO、NO2的物質的量分別為x、y，
根據(jù)轉移電子守恒、原子守恒得$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{3x+y=0.51×2}\end{array}\right.$，$\left\{\begin{array}{l}{x=0.26}\\{y=0.24}\end{array}\right.$，
V（NO）=0.26mol×22.4L/mol=5.824L，
V（NO₂）=0.24mol×22.4L/mol=5.376L，
答：NO的體積是5.824L；NO₂的體積為5.376L；
（2）無論硝酸是否剩余，氫氧化鈉和硝酸銅、硝酸反應都生成硝酸鈉，根據(jù)鈉原子守恒、N原子守恒得n（NO₃^-）=n（HNO₃）=n（NaOH）=amol/L×10^-3VL=10^-3aVmol，根據(jù)N原子守恒計算生成氮氧化物消耗硝酸的物質的量=n（HNO₃）=n（NO_x）=0.5mol，
則硝酸物質的量濃度=$\frac{（1{0}^{-3}aV+0.5）mol}{0.14L}$=$\frac{1{0}^{-3}aV+0.5}{0.14}$mol/L，
答：硝酸物質的量濃度為$\frac{1{0}^{-3}aV+0.5}{0.14}$mol/L；
（3）氧化還原反應中得失相等，根據(jù)轉移電子守恒得消耗氧氣物質的量=$\frac{0.51mol×2}{4}$=0.255mol，
答：消耗氧氣物質的量為0.255mol．

點評 本題考查氧化還原反應有關計算，為高頻考查，側重考查學生分析計算能力，利用原子守恒、轉移電子守恒來分析解答，注意：（2）題不能確定硝酸是否剩余，為易錯點．