Question

现有铜、银合金14g与足量的某浓度的硝酸100mL发生反应，将生成的气体与1.12L（标况）氧气混合，通入足量的水中恰好全部吸收，反应后溶液体积仍为100mL．试通过计算回答下列问题：
（1）原固体混合物中铜和银的质量各是多少？
（2）若原硝酸溶液为浓硝酸，反应产生的气体是单一气体，则该反应中被还原的硝酸的物质的量是多少？
（3）合金完全溶解后，若生成的气体在标况下体积为2.24L，反应后溶液中c（H⁺）=7mol/L，则该混合气体中NO和NO₂在标准状况下的体积分别是多少？原硝酸的浓度是多少？

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）铜、银合金与足量的某浓度的硝酸完全反应，反应生成氮的氧化物与1.12L的O₂（标准状况）混合，通入水中，恰好完全吸收，纵观整个过程，金属提供电子物质的量等于氧气获得电子物质的量，令Cu、Ag的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量及电子转移守恒列方程解答；
（2）若原硝酸溶液为浓硝酸，反应产生的气体是单一气体，则生成气体为NO₂，根据电子转移守恒计算NO₂的物质的量，反应中被还原的硝酸生成NO₂，根据N元素守恒计算被还原硝酸的物质的量；
（3）令NO和NO₂的物质的量分别为a mol、b mol，根据二者体积及电子转移守恒列方程计算，再根据V=nV_m计算各自体积；
反应后溶液中含有为硝酸铜、硝酸银及剩余的硝酸，根据电荷守恒，可知反应后溶液中n（NO₃^-）=n（H⁺）+2n（Cu²⁺）+n（Ag⁺），根据氮元素守恒可知n_原溶液（HNO₃）=n（NO₃^-）+n（NO+NO₂），再根据c=

n

V

计算．

解答： 解：（1）14g铜、银合金与足量的某浓度的硝酸完全反应，反应生成氮的氧化物与1.12L的O₂（标准状况）混合，通入水中，恰好完全吸收，纵观整个过程，金属提供电子物质的量等于氧气获得电子物质的量，令Cu、Ag的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量及电子转移守恒，可得：

64x+108y=14 2x+y= 1.12 2.24 ×4

解得x=0.05、y=0.1，
故m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，m（Ag）=0.1mol×108g/mol=10.8g，
答：故合金中Cu的质量为3.2g、Ag的质量为10.8g．
（2）若原硝酸溶液为浓硝酸，反应产生的气体是单一气体，则生成气体为NO₂，氧气的物质的量=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，根据电子转移守恒，故NO₂的物质的量=

0.05mol×4

5-4

=0.2mol，反应中被还原的硝酸生成NO₂，根据N元素守恒，被还原硝酸的物质的量等于NO₂的物质的量，即被还有硝酸的物质的量为0.2mol，
答：被还有硝酸的物质的量为0.2mol；
（3）混合气体的物质的量=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，令NO和NO₂的物质的量分别为a mol、b mol，根据二者物质的量及电子转移守恒可得：

a+b=0.1 3a+b=0.05×4

解得a=0.05、b=0.05，
故V（NO）=V（NO₂）=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
反应后溶液中含有为硝酸铜、硝酸银及剩余的硝酸，根据电荷守恒可知反应后溶液中n（NO₃^-）=n（H⁺）+2n（Cu²⁺）+n（Ag⁺）=0.1L×7mol/L+0.05mol×2+0.1mol=0.9mol，根据氮元素守恒可知n_原溶液（HNO₃）=n（NO₃^-）+n（NO+NO₂）=0.9mol+0.1mol=1mol，故原硝酸的浓度是

1mol

0.1L

=10mol/L，
答：该混合气体中NO和NO₂的体积都是为1.12L，原硝酸的浓度为10mol/L．

点评：本题考查混合物计算、氧化还原反应的有关计算，难度中等，判断金属提供的电子等于氧气获得的电子是关键，注意氧化还原反应中守恒思想的运用．