Question

有一瓶（约400ml）硫酸和硝酸的混合溶液，取出10.00ml该混合溶液，加入足量氯化钡溶液，充分反应后过滤、洗涤、烘干，得4.66g沉淀．滤液跟2.00mol/L的NaOH溶液反应共用去40.00mlNaOH溶液时恰好使溶液呈中性，则混合酸中硫酸和硝酸的物质的量浓度分别是多少？另取100ml混合溶液加入足量铜粉，若反应只生成NO气体，则NO气体的体积是多少？（标准状态下）

Answer 1

解：4.66g沉淀是硫酸钡的质量，硫酸钡的物质的量为=0.02mol，根据硫酸根守恒可知，混合酸液中n（H₂SO₄）=n（BaSO₄）=0.02mol，混合酸液中硫酸的物质的量浓度为=2mol/L；
滤液中氢离子的物质的量等于硫酸和硝酸电离产生的氢离子，加入NaOH溶液，发生反应H⁺+OH^-=H₂O，消耗的氢氧化钠的物质的量为0.04L×2mol/L=0.08mol，故10mL原混合酸液中n（H⁺）=n（NaOH）=0.08mol，原10mL混合酸液中n（H⁺）=n（HNO₃）+2n（H₂SO₄），故n（HNO₃）=0.08mol-2×0.02mol=0.04mol，故原混合酸液中硝酸的物质的量浓度为=4mol/L；
答：原混合酸液中H₂SO₄的物质的量浓度为2.00mol/L，HNO₃的物质的量浓度为4.00mol/L；
100mL混合酸液中n（NO₃^-）=0.04mol×=0.4mol，n（H⁺）=0.08mol×=0.8mol，加入足量的Cu，发生反应：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，由方程式可知，0.4molNO₃^-完全反应需要H⁺的物质的量为0.4mol×=1.6mol，大于0.8mol，故NO₃^-过量，根据氢离子计算生成NO，故n（NO）=0.8mol×=0.2mol，NO的体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
答：生成NO的体积为4.48L．
分析：4.66g沉淀是硫酸钡的质量，根据n=计算硫酸钡的物质的量，根据硫酸根守恒计算10mL混合酸液中n（H₂SO₄），再根据c=计算硫酸的物质的量浓度；
滤液中氢离子的物质的量等于硫酸和硝酸电离产生的氢离子，加入NaOH溶液，发生反应H⁺+OH^-=H₂O，根据n=cV计算消耗的氢氧化钠的物质的量，进而计算10mL原混合酸液中n（H⁺），原10mL混合酸液中n（H⁺）=n（HNO₃）+2n（H₂SO₄），据此原10mL计算n（HNO₃），再根据c=计算硝酸的物质的量浓度；
加入足量的Cu，发生反应3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，硝酸全部起氧化剂作用，计算100mL混合酸液中n（NO₃^-）、（H⁺），过量计算，根据不足量的离子计算生成NO的物质的量，再根据V=nV_m计算NO的体积．
点评：本题考查混合物的有关计算，难度中等，清楚发生的反应是关键，注意根据离子方程式计算生成NO的物质的量．