Question

将16g铜置于100 mL浓硝酸中，反应过程中随着硝酸浓度的降低，生成气体的颜色由红棕色逐渐变淡，充分反应后，共收集到6.72 L（标准状况下）含两种氮氧化物的混合气体，且溶液中无固体剩余．向所得溶液中加入5mol/L NaOH溶液至沉淀完全，共消耗NaOH溶液180mL．计算：
（1）所得混合气体的成分有

 

（填写分子式）．
（2）将这些气体与O₂混合后通入水中，若所有气体完全被水吸收生成硝酸，则需要的O₂体积为

 

 L（标准状况下）．
（3）硝酸的物质的量浓度是多少？（写出计算过程）

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）随反应进行浓度变稀，浓硝酸变稀硝酸，铜与浓硝酸反应生成二氧化氮，和稀硝酸反应生成一氧化氮；
（2）根据始态和终态分析，气体与O₂混合后通入水中，若所有气体完全被水吸收生成硝酸，实质上就是铜失电子给氧气，因为氮元素在反应前后都是+5价；
（3）溶液中加入NaOH溶液，最终生成NaNO₃ ，据N原子守恒解答．

解答： 解：（1）随反应进行浓度变稀，浓硝酸变稀硝酸，铜与浓硝酸反应生成二氧化氮，和稀硝酸反应生成一氧化氮，故答案为：NO、NO₂；
（2）根据始态和终态分析，气体与O₂混合后通入水中，若所有气体完全被水吸收生成硝酸，实质上就是铜失电子给氧气，因为氮元素在反应前后都是+5价，根据反应：2Cu+O₂=2CuO，n（O₂）=

1

2

n（Cu）=2×0.25mol=0.5mol，所以v（O₂）=0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2；
（3）溶液中加入NaOH溶液，最终生成NaNO₃ ，据N原子守恒：100mLHNO₃的物质的量为：

6.72

22.4

+5×0.18=1.2mol，所以硝酸的物质的量浓度为：c（HNO₃）=

1.2mol

0.1L

=12mol．L^-1，答：硝酸的物质的量浓度是12mol．L^-1．

点评：本题考查金属与浓度硝酸反应的相关知识，学生要学会用始态和终态综合分析来解决实际问题，有一定的难度．