Question

2．將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解產生的NO和NO₂混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L．請回答：
（1）NO的體積，NO₂的體積？
（2）待產生的氣體全部釋放后，向溶液加入VmL a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉化成沉淀，求原硝酸溶液的濃度？
（3）欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO₃，至少需要30%的雙氧水多少克？

Answer 1

分析 （1）令NO和NO₂的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者體積及電子轉移守恒列方程計算，再根據V=nV_m計算各自體積；（1）n（Cu）=$\frac{32.64g}{64g/mol}$=0.51mol，氮氧化物的物質的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，根據得失電子守恒計算二者的物質的量，再根據M=$\frac{m}{n}$計算其平均摩爾質量；
（2）根據N原子守恒計算作氧化劑的硝酸的物質的量，根據硝酸鈉的化學式計算起酸作用的硝酸，再根據物質的量濃度公式計算硝酸的物質的量濃度；
（3）欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO₃，結合（1）根據得失電子守恒分析，或者硝酸鈉中的氮是+5價，所以銅失電子全部給銅來求解．

解答 解：（1）32.64g銅的物質的量為$\frac{32.64g}{64g/mol}$=0.51mol，在反應中失去的電子的物質的量為2×0.51mol=1.02mol，11.2L混合氣體的物質的量為$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，令NO和NO₂的物質的量分別為xmol、ymol，則：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{3x+y=1.02}\end{array}\right.$，
解得x=0.26、y=0.24，
NO的體積=0.26mol×22.4L/mol=5.824L
NO₂的體積=0.24mol×22.4L/mol=5.376L
答：NO的體積為5.824L，NO₂的體積為5.376L；
（2）將銅離子完全轉化為硝酸鈉時，根據鈉原子守恒得n（NaOH）=n（NaNO₃）=0.001aVmol，根據硝酸根離子守恒得起酸作用的硝酸的物質的量=0.001aVmol，根據N原子守恒作氧化劑的硝酸的物質的量=0.5mol，所以硝酸的物質的量濃度=$\frac{0.5mol+0.001aVmol}{0.14L}$=$\frac{50+0.1aV}{14}$mol/L，
答：原硝酸溶液的濃度$\frac{50+0.1aV}{14}$mol/L；
（3）設需要30%的雙氧水mg，根據電子得失守恒，有：0.26×3+0.24×1=0.51×2=30%×$\frac{m}{34}$×2，解得：m=57.8，答：需要30%的雙氧水57.8克．

點評 本題以硝酸為載體考查了氧化還原反應的計算，根據氧化還原反應中得失電子進行解答即可，注意守恒思想的運用，注意（2）中不能根據銅計算消耗硝酸的物質的量，銅和硝酸反應時，硝酸可能有剩余，為易錯點．