Question

2．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：
（1）NO的体积，NO₂的体积？
（2）待产生的气体全部释放后，向溶液加入VmL a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，求原硝酸溶液的浓度？
（3）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%的双氧水多少克？

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；（1）n（Cu）=$\frac{32.64g}{64g/mol}$=0.51mol，氮氧化物的物质的量=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，根据得失电子守恒计算二者的物质的量，再根据M=$\frac{m}{n}$计算其平均摩尔质量；
（2）根据N原子守恒计算作氧化剂的硝酸的物质的量，根据硝酸钠的化学式计算起酸作用的硝酸，再根据物质的量浓度公式计算硝酸的物质的量浓度；
（3）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO₃，结合（1）根据得失电子守恒分析，或者硝酸钠中的氮是+5价，所以铜失电子全部给铜来求解．

解答 解：（1）32.64g铜的物质的量为$\frac{32.64g}{64g/mol}$=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$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=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
答：NO的体积为5.824L，NO₂的体积为5.376L；
（2）将铜离子完全转化为硝酸钠时，根据钠原子守恒得n（NaOH）=n（NaNO₃）=0.001aVmol，根据硝酸根离子守恒得起酸作用的硝酸的物质的量=0.001aVmol，根据N原子守恒作氧化剂的硝酸的物质的量=0.5mol，所以硝酸的物质的量浓度=$\frac{0.5mol+0.001aVmol}{0.14L}$=$\frac{50+0.1aV}{14}$mol/L，
答：原硝酸溶液的浓度$\frac{50+0.1aV}{14}$mol/L；
（3）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=57.8，答：需要30%的双氧水57.8克．

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（2）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．