Question

将38.4g金属Cu溶于适量浓硝酸中，Cu完全溶解，共收集到氮的氧化物（含NO，N₂O₄和NO₂，不考虑浓硝酸的分解和挥发）混合气体共A mol，将这些气体通入足量烧碱溶液完全吸收后，共消耗NaOH B mol．（已知2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O）．
（1）若A=0.6，B=0.7，试求0.6mol气体中各成分的物质的量：NO

 

mol，N₂O₄

 

mol，NO₂

 

mol；
（2）若仅已知A=0.6，则B的取值范围为大于

 

mol而小于

 

mol；
（3）气体与碱反应所得溶液的NaNO₃的物质的量为

 

（用含有关字母的代数式表示）．

Answer 1

考点：氧化还原反应的计算

专题：守恒法

分析：（1）根据原子守恒计算NO、NO₂物质的量之和及N₂O₄物质的量，再根据转移电子守恒计算NO、NO₂物质的量；
（2）当气体为NO、NO₂且物质的量相等时消耗NaOH最少，当气体为N₂O₄时消耗NaOH最多，根据原子守恒计算范围；
（3）用终态分析法容易看出只有两种元素的价态有变化，其一是Cu→Cu（NO₃）₂，Cu元素化合价由0价升高为+2价，每个Cu原子失2个电子；另一个是HNO₃→NaNO₂，N元素由+5价降低为+3价，每个N原子得2个电子，根据转移电子相等、原子守恒进行计算．

解答： 解：（1）设NO、NO₂物质的量共为x，N₂O₄物质的量为y，则x+y=0.6，据N-Na原子守恒x+2y=0.7 解得：x=0.5、y=0.1，
设：NO、NO₂物质的量分别为：m、n，
则m+n=0.5  ①
由电子守恒：0.6mol Cu 失电子与硝酸得电子相等，则0.6×2=3m+n+0.2②
解得：m=0.25、n=0.25，
故答案为：NO，0.25；N₂O₄，0.1；NO₂，0.25
（2）氢氧化钠的取值范围：气体被氢氧化钠完全吸收生成NaNO₂：NO、NO₂各0.3mol消耗NaOH 0.6mol
，气体被氢氧化钠完全吸收生成NaNO₃、NaNO₂，气体只含N₂O₄ 0.6mol，据N原子守恒，耗NaOH最多1.2mol
取值范围：0.6--1.2，
故答案为：；
（3）用终态分析法容易看出只有两种元素的价态有变化，其一是Cu→Cu（NO₃）₂，Cu元素化合价由0价升高为+2价，每个Cu原子失2个电子；另一个是HNO₃→NaNO₂，N元素由+5价降低为+3价，每个N原子得2个电子，38.4gCu共失电子为

38.4g

64g/mol

×2=1.2mol，HNO₃到NaNO₂共得到电子1.2mol，故产物中NaNO₂的物质的量为

1.2mol

2

=0.6mol，由Na守恒可知n（NaOH）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃），所以n（NaNO₃）=n（NaOH）-n（NaNO₂）=（B-0.6）mol，
故答案为：（B-0.6）mol．

点评：本题考查氧化还原反应的计算，侧重考查分析、计算能力，明确物质之间的关系利用原子守恒、转移电子守恒计算即可，难点是（3）题，题目难度中等．