Question

【題目】將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題：

(1)NO的體積為________L，NO2的體積為________L。

(2)參加反應的HNO3的物質的量是________。

(3)待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入VmLamol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為________mol·L－1。

(4)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水________g。

(5)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO3，至少需要通O2______mol。

Answer 1

【答案】5.824 5.376 1.52 mol 57.8 0.255

【解析】

(1)先求出Cu及氮的氧化物的物質的量，然后假設NO的物質的量為x，利用電子守恒建立等量關系式，求出x，也就可得出NO、NO2的體積。

(2)參加反應的HNO3包括生成Cu(NO3)2的硝酸和生成NO、NO2的硝酸，利用前面計算出的二者的物質的量，便可求出參加反應的硝酸的物質的量。

(3) VmLamol·L－1的NaOH溶液中NaOH的物質的量，等于表現出酸性的硝酸與剩余硝酸的物質的量之和，再加上表現出氧化性的硝酸的物質的量，便是原硝酸溶液的物質的量。

(4)利用電子守恒，銅失電子的物質的量，就等于30%的雙氧水得電子的物質的量，據此求出雙氧水的質量。

(5)通過O2得電子的物質的量，就等于銅失電子的物質的量，從而求出至少需要通O2的物質的量。

(1)n(Cu)＝＝0.51 mol，設混合氣體中NO的物質的量為x，NO2的物質的量為y。

根據氣體的總體積為11.2 L知，x＋y＝0.5 mol，

根據電子守恒知3x＋y＝(0.51×2) mol，

解方程組得：x＝0.26 mol，y＝0.24 mol，則：V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L，V(NO2)＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L；答案為：5.824；5.376；

(2)參加反應的HNO3分兩部分：一部分沒有被還原，顯酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被還原成NO2和NO，所以參加反應的HNO3的物質的量為0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol；答案為：1.52 mol；

(3)HNO3在反應中一部分變成氣體，一部分以NO的形式留在溶液中。變成氣體的HNO3的物質的量為0.5 mol。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2＋全部轉化為沉淀，則溶液中只有NaNO3，其物質的量為10－3aVmol，所以，c(HNO3)＝ mol·L－1；答案為：；

(4)由電子守恒得：2×n(Cu)＝2×n(H2O2)，×2＝n(H2O2)×2，n(H2O2)＝0.51mol，則m(H2O2)＝17.34 g。需30%的雙氧水：17.34 g÷30%＝57.8 g。答案為：57.8；

(5)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO3，則利用電子守恒，可建立的關系式為2Cu—O2，n(O2)==0.255mol，所以至少需要通O20.255mol。答案為：0.255。