Question

18．将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO₂混合气体在标准状况下的体积为11.2L．请回答下列问题：
（1）NO的体积为5.824，NO₂的体积为5.376L，
（2）参加反应的NO₃^-的物质的量是1.52mol．
（3）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol•L^-1的NaOH溶液，恰好使溶液中Cu²⁺全部转化沉淀，则原硝酸溶液的浓度为$\frac{0.1aV+50}{14}$mol•L^-1
（4）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO₃，至少需要30%的双氧水57.8g．

Answer 1

分析 （1）令NO和NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，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；
（2）参加反应的NO₃^-的物质的量是酸性的硝酸根与氧化性的硝酸物质的量之和；
（3）加入氢氧化钠恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，此时溶液中溶质为NaNO₃，根据钠离子守恒有：n（NaNO₃）=n（NaOH），由N原子守恒可知：n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO和NO₂），再根据c=$\frac{n}{V}$计算；
（4）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO₃，用30%的双氧水氧化，双氧水得到的电子等于NO、NO₂失去的电子，根据电子得失守恒计算；

解答 解：（1）32.64g铜的物质的量为n=$\frac{m}{M}$=$\frac{32.64g}{64g/mol}$=0.51mol，在反应中失去的电子的物质的量为2×0.51mol=1.02mol，11.2L混合气体的物质的量为n=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol
令NO和NO₂的物质的量分别为xmol、ymol，则：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.5}\\{3x+y=1.02}\end{array}\right.$，
解得x=0.26、y=0.24，
NO的体积=0.26mol×22.4L/mol=5.824L
NO₂的体积=0.24mol×22.4L/mol=5.376L
故答案为：5.824；5.376；
（2）参加反应的NO₃^-的物质的量是酸性的硝酸根与氧化性的硝酸物质的量之和，即0.51mol×2+0.5mol=1.52mol，故答案为：1.52mol；
（3）加入氢氧化钠恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，此时溶液中溶质为NaNO₃，根据钠离子守恒有：n（NaNO₃）=n（NaOH）=V×10^-3L×amol/L=aV×10^-3 mol，由N原子守恒可知：n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO和NO₂）=aV×10^-3 mol+0.5mol=（aV×10^-3+0.5）mol，故硝酸的物质的量浓度=$\frac{（aV×1{0}^{-3}+0.5）mol}{0.14L}$=$\frac{0.1aV+50}{14}$mol/L，
故答案为：$\frac{0.1aV+50}{14}$；
（4）用30%的双氧水使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO₃，双氧水得到的电子等于NO、NO₂失去的电子，设需要30%的双氧水mg，根据电子得失守恒，有：0.26×3+0.24×1=0.51×2=30%×$\frac{m}{34}$×2，解得：m=57.8g，
故答案为：57.8g．

点评 本题以硝酸为载体考查了氧化还原反应的计算，根据氧化还原反应中得失电子进行解答即可，注意守恒思想的运用，注意（3）中不能根据铜计算消耗硝酸的物质的量，铜和硝酸反应时，硝酸可能有剩余，为易错点，题目难度中等．