Question

在50mL a mol?L^-1的硝酸溶液中，加入6.4g Cu，全部溶解，假設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO₂和NO，將反應(yīng)后溶液用蒸餾水稀釋至100mL時(shí)測(cè)得c（NO₃^-）=3mol?L^-1．
（1）求稀釋后的溶液的pH=

 

．
（2）若生成的氣體中NO₂的物質(zhì)的量為0.125mol，則a=

 

．
（3）治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液進(jìn)行吸收，反應(yīng)原理如下：
NO₂+NO+2NaOH→2NaNO₂+H₂O       2NO₂+2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O
若將上述（2）中的NO₂和NO的混合氣體通入2mol?L^-1的NaOH恰好被吸收，求NaOH溶液的體積為

 

mL．生成的NaNO₂為

 

mol．
（4）治理氮氧化物污染的另一種方法，可用氨氧混合氣進(jìn)行選擇性催化還原處理．其主要反應(yīng)原理如下：
4NO+4NH₃+O₂

催化劑

140℃

4N₂+6H₂O   6NO₂+8NH₃

催化劑

140℃

7N₂+12H₂O
某硝酸廠排放的尾氣中氮氧化合物的含量為2490mg/m³（體積已折算至標(biāo)準(zhǔn)狀況），其中NO與NO₂物質(zhì)的量比為4：1．設(shè)尾氣中氮氧化物與氨氧混合氣恰好完全反應(yīng)．
①氨氧混合氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量為

 

（精確到0.01）．
②要處理5m³的尾氣，需要氨氧混合氣的體積為

 

 L．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）溶液c（Cu²⁺）=n（Cu），由電荷守恒可知溶液中c（NO₃^-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺），據(jù)此計(jì)算c（H⁺），代入PH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
（2）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算NO的物質(zhì)的量，再根據(jù)N元素守恒計(jì)算n（HNO₃），進(jìn)而計(jì)算原硝酸溶液濃度；
（3）反應(yīng)后為NaNO₂、NaNO₃混合溶液，根據(jù)N元素守恒可知，n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=n（NO₂）+n（NO），根據(jù)鈉元素守恒可知，n（NaOH）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃），再根據(jù)V=

n

c

計(jì)算溶液體積；
根據(jù)方程式計(jì)算生成NaNO₂的物質(zhì)的量；
（4）①設(shè)1m³尾氣中NO₂的物質(zhì)的量為x，則NO的物質(zhì)的量為4x，根據(jù)尾氣中氮氧化合物的含量列方程計(jì)算x的值，再根據(jù)方程式計(jì)算需要NH₃、O₂的物質(zhì)的量，根據(jù)M=

m

n

計(jì)算其平均相對(duì)分子質(zhì)量；
②結(jié)合①中的數(shù)據(jù)，根據(jù)V=nV_m計(jì)算處理1m³尾氣需要氨氧混合物的體積，進(jìn)而計(jì)算處理5m³的尾氣需要氨氧混合氣的體積．

解答： 解：（1）6.4g Cu的物質(zhì)的量為

6.4g

64g/mol

=0.1mol，所以溶液n（Cu²⁺）=n（Cu）=0.1mol，溶液中c（NO₃^-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺），所以溶液中c（H⁺）=c（NO₃^-）-2c（Cu²⁺）=3mol/L-

0.1mol

0.1L

×2=1mol/L，所以pH=-lg1=0，
故答案為：0；
（2）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，NO的物質(zhì)的量=

0.1mol×2-0.125mol×1

3

=0.025mol，根據(jù)N元素守恒，原溶液中n（HNO₃）=0.125mol+0.025mol+0.1L×3mol/L=0.45mol，故原硝酸的濃度為

0.45mol

0.05L

=9mol/L，
故答案為：9；
（3）反應(yīng)后為NaNO₂、NaNO₃混合溶液，根據(jù)N元素守恒可知，n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=n（NO₂）+n（NO）=0.125mol+0.025mol=0.15mol，根據(jù)鈉元素守恒可知，n（NaOH）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=0.15mol，NaOH溶液的體積為

0.15mol

2mol/L

=0.075L=75mL；
      NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O      
0.025mol 0.025mol   0.05mol
           2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O
（0.125mol-0.025）mol   0.05mol
故生成NaNO₂的物質(zhì)的量=0.05mol+0.05mol=0.1mol，
故答案為：75；0.1；
（4）①設(shè)1m³尾氣中NO₂的物質(zhì)的量為x，則NO的物質(zhì)的量為4x，4xmol×30g/mol+46xg=2.49g，解得x=0.015mol，所以1m³尾氣中NO₂的物質(zhì)的量為0.015mol，則NO的物質(zhì)的量為0.06mol，
根據(jù)方程式：4NO+4NH₃+O₂

催化劑

140℃

4N₂+6H₂O，可知0.06molNO需要0.06molNH₃，0.015molO₂，
根據(jù)方程式：6NO₂+8NH₃

催化劑

140℃

7N₂+12H₂O，可知0.015molNO₂需要0.02molNH₃，所以氨氧混合氣體的平均摩爾質(zhì)量=

(0.06+0.02)mol×17g/mol+0.015mol×32g/mol

0.06mol+0.02mol+0.015mol

=19.37g/mol，所以其相對(duì)分子質(zhì)量為19.37，
故答案為：19.37；
②處理1m³尾氣需要氨氧混合物的體積=（0.06+0.02+0.015）mol×22.4L/mol=2.128L，則要處理5m³的尾氣，需要氨氧混合氣的體積為=2.128L×5=10.64L，
故答案為：10.64．

點(diǎn)評(píng)：本題考查含氮物質(zhì)的有關(guān)計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生的分析計(jì)算能力，題目計(jì)算量較大，為易錯(cuò)題目，注意利用守恒法，結(jié)合方程式來(lái)分析解答，難度較大．