Question

将3.2g Cu溶于30mL a mol/L过量的硝酸中，假设硝酸的还原产物只有NO和NO₂，反应结束后，将所得溶液加水稀释至1000mL，测得c（NO₃^-）为0.3mol/L．求：
（1）稀释后溶液中氢离子的物质的量浓度为

 

．
（2）生成气体中NO的物质的量为

 

，NO₂的物质的量为

 

（用含a的关系式表示）．
（3）用NaOH溶液吸收氮的氧化物可以防止污染．原理为：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O；NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
若生成的混合气体能被NaOH溶液完全吸收，则a的取值范围是

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）n（Cu）=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，与硝酸反应生成Cu²⁺，加水稀释至1000mL，溶液中c（Cu²⁺）=

0.05mol

1L

=0.05mol/L，结合电荷守恒c（NO₃^-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺），据此计算稀释后溶液的c（H⁺）；
（2）结合电子守恒和N元素守恒计算生成的气体中NO₂和NO的物质的量；
（3）由方程式可知，只有NO₂，气体能完全被吸收，根据电子转移守恒可知，此时a的值最大，气体为NO和NO₂，二者按1：1可以被完全吸收，故气体完全被吸收，应满足n（NO₂）≥n（NO），结合（2）中的表达式计算．

解答： 解：（1）n（Cu）=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，与硝酸反应生成Cu²⁺，加水稀释至1000mL，溶液中c（Cu²⁺）=

0.05mol

1L

=0.05mol/L，
根据溶液的电荷守恒可知溶液中存在2c（Cu²⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-），则c（H⁺）=0.3moL/L-2×0.05mol/L=0.2mol/L，
故答案为：0.2 mol/L；
（2）设n（NO₂）=xmol，n（NO）=ymol，
根据电子守恒，有x+3y=0.05×2，
根据N元素守恒，有x+y=0.03a-0.3，
解之得：x=（0.045a-0.5）mol，y=（0.2-0.015a）mol；
故答案为：（0.2-0.015a）mol；（0.045a-0.5）mol；
（3）如硝酸全部被还原为NO₂，由转移电子数目相等可知，生成的NO₂物质的量为n（NO₂）=2n（Cu）=2×0.05mol=0.1mol，则0.045a-0.5=0.1，解得a=

40

3

，由于为混合气体，故a＜

40

3

，
如生成NO和NO₂，气体完全被吸收，则由反应2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O可知，应满足n（NO₂）≥n（NO），即：（0.045a-0.5）mol≥（0.2-0.015a）mol，解得a≥

35

6

，
故a的取值范围是

35

3

≤a＜

40

3

，
故答案为：

35

3

≤a＜

40

3

．

点评：本题考查混合物计算、根据方程式计算，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，判断气体完全吸收满足的条件是关键，属于字母型计算，增大计算难度，为易错题目，难度中等．