Question

9．有一硫酸和硝酸的混合溶液，取出20mL，加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)過濾、洗滌、烘干后得沉淀9.32g；濾液與4mol/L的苛性鈉溶液35mL恰好完全中和．試求：
（1）原混合溶液中硫酸和硝酸的物質(zhì)的量濃度．
（2）另取10mL原溶液，加入0.96g銅粉共熱，生成一氧化氮的體積為多少？（S．T．P．）
（3）另取10mL原溶液，加入1.92g銅粉共熱，生成一氧化氮的體積為多少？（S．T．P．）
（4）向（3）反應后的溶液中加入多少毫升1mol/L硫酸就能將1.92g銅恰好完全溶解？

Answer 1

分析 （1）發(fā)生H₂SO₄+BaCl₂═2HCl+BaSO₄↓，沉淀9.32g為硫酸鋇的質(zhì)量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算硫酸鋇的物質(zhì)的量，根據(jù)方程式計算硫酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$算硫酸的濃度；
濾液中氫離子物質(zhì)的量不變，與氫氧化鈉反應的離子方程式為H⁺+OH^-═H₂O，根據(jù)NaOH的物質(zhì)的量氫離子總的物質(zhì)的量，進而計算硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$算硝酸的濃度；
（2）（3）發(fā)生為3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑，根據(jù)反應的離子方程式計算判斷反應的過量問題，根據(jù)不足量的物質(zhì)計算生成NO的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計算；
（4）根據(jù)（3）中缺少氫離子的物質(zhì)的量計算將1.92g銅恰好完全溶解需要加入1mol/L的硫酸的體積．

解答 解：（1）沉淀9.32g為硫酸鋇的質(zhì)量，根據(jù)H₂SO₄+BaCl₂═2HCl+BaSO₄↓，
可知n（H₂SO₄）=n（BaSO₄）=$\frac{9.32g}{233g/mol}$=0.04mol，
故原溶液中c（H₂SO₄）=$\frac{0.04mol}{0.02L}$=2mol/L；
濾液中氫離子物質(zhì)的量不變，與4.0mol•L^-1NaOH溶液反應，用去35mL堿液時恰好完全中和，由H⁺+OH^-═H₂O，
可知n（H⁺）=n（OH^-）=0.035L×4mol/L=0.14mol，溶液氫離子來源于硫酸、硝酸的電離，
故n（HNO₃）+2×0.04mol=0.14mol，
解得n（HNO₃）=0.06mol，
故原溶液中c（HNO₃）=$\frac{0.06mol}{0.02L}$=3mol/L，
答：混合液中H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度為2mol/L、HNO₃的物質(zhì)的量濃度是3mol/L．
（2）0.96g銅的物質(zhì)的量為：$\frac{0.96g}{64g/mol}$=0.015mol，10mL的混合溶液中含有硫酸0.02mol，硝酸是0.03mol，氫離子的物質(zhì)的量是0.07mol，硝酸和銅反應的離子方程式為：
    3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑
 3mol    8mol    2mol          
0.015mol 0.04mol 0.01mol
所以硝酸根和氫離子是過量的，Cu不足，完全反應，所以生成NO的物質(zhì)的量是0.015mol×$\frac{2}{3}$=0.01mol，其標準狀況下的體積是0.01mol×22.4L/mol=0.224L，
答：標況下能生成氣體體積為0.224L；
（3）根據(jù)（2）可知，1.92g銅的物質(zhì)的量為0.03mol，10mL的混合溶液中含有硫酸0.02mol，硝酸是0.03mol，氫離子的物質(zhì)的量是0.07mol，硝酸和銅反應的離子方程式為：
    3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑
 3mol    8mol    2mol          
0.03mol 0.08mol 0.02mol
所以硝酸根離子過量，氫離子不足，所以生成NO的物質(zhì)的量是：0.07mol×$\frac{1}{4}$=0.0175mol，其標準狀況下的體積是：0.175mol×22.4L/mol=0.392L，
答：標況下能生成氣體體積為0.392L；
（4）根據(jù)（3）可知，氫離子還缺少的物質(zhì)的量為：0.08mol-0.07mol=0.01mol，需要1mol/L的硫酸溶液體積為：$\frac{0.01mol}{1mol/L×2}$=0.005L=5mL，
答：向（3）反應后的溶液中加入5毫升1mol/L硫酸就能將1.92g銅恰好完全溶解．

點評 本題考查混合物計算、離子反應的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應實質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意硫酸和銅不反應，可以提供氫離子，只要氫離子足量，硝酸根就有可能被完全還原，注意掌握利用離子方程式進行計算的方法．