Question

100毫升含HNO₃、H₂SO₄的稀溶液中，加入9.6克铜充分反应，铜全溶，产生2.24升NO（标准状况）．同体积的混合酸恰好与250毫升2mol/L的NaOH完全中和．
计算原混合酸中HNO₃的物质的量浓度的取值范围

 

H₂SO₄的物质的量浓度的取值范围

 

．

Answer 1

考点：有关范围讨论题的计算

专题：

分析：铜与稀HNO₃反应离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，同体积的混合酸恰好与250毫升2mol/L的NaOH完全中和，说明混酸中的氢离子的物质的量为0.5mol．
采用假设法进行计算：若氢离子全部是硝酸提供，则硝酸的物质的量最大是0.5mol，若硝酸全部被还原为NO，则硝酸的物质的量等于2.24L标准状况下的NO的物质的量；当硝酸的物质的量最小时，硫酸的物质的量最大，硝酸物质的量最大时，硫酸的物质的量最小为0，实际是硝酸和硫酸的混合酸，所以硫酸的浓度的取值范围是 0＜C（H₂SO₄），据此分析计算．

解答： 解：9.6克铜的物质的量n（Cu）=

m

M

=

9.6g

64g/mol

=0.15mol，2.24L标准状况下的NO的物质的量n（NO）=

v

vm

=

2.24L

22.4L/mol

，250毫升2mol/L的NaOH n（NaOH）=cv=2mol/L×0.25L=0.5mol，同体积的混合酸恰好反应说明混酸中的氢离子的物质的量为0.5mol，
假设1：0.5mol氢离子若全部是硝酸提供，则硝酸的物质的量最大是0.5mol，C（HNO₃）=

n

v

=

0.5mol

0.1L

=5mol/L，因含有硫酸，所以C（HNO₃）＜5 mol/L，
假设2：若硝酸全部被还原为NO，则硝酸的物质的量最小是0.1mol，C（HNO₃）=

n

v

=

0.1mol

0.1L

=1mol/L，
则原混合酸中HNO₃的物质的量浓度的取值范围为1 mol/L≤C（HNO₃）＜5 mol/L，
混酸中的氢离子的物质的量为0.5mol，当硝酸的物质的量最小时0.1mol，硫酸的物质的量最大是0.2mol，
C（H₂SO₄）≤2mol/L，
硝酸物质的量最大0.5mol时，硫酸的物质的量最小为0，实际是硝酸和硫酸的混合酸，所以硫酸的浓度的取值范围是 0＜C（H₂SO₄）≤2 mol/L．
故答案为：1 mol/L≤C（HNO₃）＜5 mol/L；0＜C（H₂SO₄）≤2 mol/L．

点评：本题考查硫酸、硝酸的性质，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，难度中等，注意结合反应的方程式从质量守恒的角度解答该题．