Question

某研究性学习小组拟通过铜银合金与浓硝酸的反应，测定该合金的组成．考虑到NO₂的聚合，该小组同学查阅到下列资料：
17℃、1.01×10⁵Pa，2NO₂（g）?N₂O₄（g） 的平衡常数K=13.3，该条件下密闭容器中N₂O₄ 和NO₂的混合气体达到平衡时c（NO₂）=0.0300mol?L^-1．
（1）此时平衡混合气体中c（N₂O₄）=

 

（保留两位有效数字，下同）．
（2）17℃、1.01×10⁵Pa时，将12.44g合金放入足量浓硝酸中，待合金完全溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合气体5.00L．
①根据平衡体系中NO₂和N₂O₄的物质的量浓度，计算5.00L气体中NO₂、N₂O₄的物质的量分别为

 

、

 

．
②计算合金中银的质量分数．

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算

专题：化学平衡专题

分析：（1）根据题中的信息17℃、1.01×10⁵Pa，2NO₂（g）?N₂O₄（g） 的平衡常数K=13.3，该条件下密闭容器中N₂O₄ 和NO₂的混合气体达到平衡时c（NO₂）=0.0300mol?L^-1．结合化学平衡常数，计算平衡状态下
c（N₂O₄）．
（2）根据题中的信息，利用物质的量浓度、体积与物质的量的关系式：c=

n

V

解决；原子守恒、氧化还原反应中转移电子相等，Cu→Cu²⁺，1mol铜失去2mol电子，Ag→Ag⁺，1mol银失去1mol电子，结合化学反应方程式的计算；混合物中某种成分质量分数的求算关系式解决．

解答： 解：根据2NO₂（g）?N₂O₄（g） 的平衡常数K=13.3，该条件下密闭容器中N₂O₄ 和NO₂的混合气体达到平衡时c（NO₂）=0.0300mol?L^-1，K=

c(N2O4)

c2(NO2)

，c（N₂O₄）=K×（0.03）²mol?L=0.012mol?L^-1
故答案为：0.0120 mol?L^-1
（2）①根据题中的信息，c（NO₂）=0.0300mol?L^-1，及（1）中的计算结果c（N₂O₄）=0.012mol?L^-1
体积为5.00L，计算的n（NO₂）=0.0300mol?L^-1?5.00L=0.15mol；
n（N₂O₄）=0.012mol?L^-1×5.00L=0.06mol
故答案为：0.15mol  0.06mol
②设合金中Cu、Ag的物质的量分别为xmol、ymol．根据氧化还原反应中氧化剂得到的电子的总量与还原剂失去的电子的总量相等，则有：
64x+108y=12.44
2x+y=0.15+0.06×2
解得：x=0.11mol，y=0.05mol
m（Ag）=0.05mol×108g/mol=5.4g
w（Ag）=

5.4g

12.44g

×100%=43.4%
故答案为：43.4%

点评：本题将氧化还原反应，化学平衡的计算，物质的量浓度，混合物中某成分的质量分数的计算结合在一起，形成的一道综合题，解决时需要见这些知识点有机的结合在一起，特别是氧化还原反应中得失电子相等，要应用好，此处容易出错．