Question

14．将一定质量的镁、铜合金加入到稀硝酸中，合金完全溶解，假设反应过程中还原产物全部是NO，向所得溶液中加入物质的量浓度为3mol/L的NaOH溶液至沉淀完全，测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g，则下列有关叙述正确的是（　　）

• A． 反应中转移电子的总数为0.3mol
• B． 反应过程中，消耗硝酸的物质的量为0.3mol
• C． 沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为100mL
• D． 开始加入合金的质量可能为3.4g

Answer 1

分析 将一定量的镁和铜组成的混合物加入到稀HNO₃中，金属完全溶解（假设反应中还原产物只有NO），发生反应：3Mg+8HNO₃（稀）=3Mg（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，向反应后的溶液中加入过量的3mol/L NaOH溶液至沉淀完全，发生反应：Mg（NO₃）₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaNO₃、Cu（NO₃）₂+2NaOH=Cu（OH）₂↓+2NaNO₃，沉淀为氢氧化镁和氢氧化铜，生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g，则氢氧化镁和氢氧化铜含有氢氧根的质量为5.1g，氢氧根的物质的量为：$\frac{5.1g}{17g/mol}$=0.3mol，转移电子的物质的量为0.3mol，根据电子转移守恒，镁和铜的总的物质的量为：$\frac{0.3mol}{2}$=0.15mol，
A．反应转移的电子的物质的量等于氢氧根离子的物质的量=0.3mol；
B．根据方程式可知参加反应的n_反应（HNO₃）=$\frac{8}{3}$n（金属）；
C．n（NaOH）=n（OH^-），根据V=$\frac{n}{c}$计算加入的氢氧溶液的体积；
D．根据电子注意计算金属总物质的量，金属的总质量与金属的含量有关，假定全为镁、全为铜计算确定金属的质量范围．

解答 解：将镁和铜组成的混合物加入到稀HNO₃中，金属完全溶解（假设反应中还原产物只有NO），发生反应：3Mg+8HNO₃（稀）=3Mg（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，向反应后的溶液中加入过量的3mol/L NaOH溶液至沉淀完全，发生反应：Mg（NO₃）₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaNO₃、Cu（NO₃）₂+2NaOH=Cu（OH）₂↓+2NaNO₃，沉淀为氢氧化镁和氢氧化铜，生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g，则氢氧化镁和氢氧化铜含有氢氧根的质量为5.1g，氢氧根的物质的量为：n（OH^-）=$\frac{5.1g}{17g/mol}$=0.3mol，根据反应方程式可知，镁和铜的总的物质的量为：n=$\frac{1}{2}$×n（OH^-）=0.15mol，
A．根据分析可知，反应中注意电子的物质的量=氢氧根离子的物质的量-0.3mol，故A正确；
B．根据方程式可知参加反应的n_反应（HNO₃）=$\frac{8}{3}$（金属）=$\frac{8}{3}$×0.15mol=0.4mol，故B错误；
C．反应消耗氢氧化钠的物质的量为：n（NaOH）=n（OH^-）=0.3mol，则加入的氢氧化钠溶液的体积至少为：$\frac{0.3mol}{3mol/L}$=0.1L=100mL，若硝酸过量，则消耗的氢氧化钠溶液体积大于100mL，故C错误；
D．根据反应方程式Mg（NO₃）₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaNO₃、Cu（NO₃）₂+2NaOH=Cu（OH）₂↓+2NaNO₃可知，镁和铜的总的物质的量为铜离子物质的量的一半，即：$\frac{0.3mol}{2}$=0.15mol，假定全为镁，金属质量为0.15mol×24g/mol=3.6g，若全为铜，金属质量为：0.15mol×64g/mol=9.6g，所以参加反应的金属的总质量（m）范围为：3.6g＜m＜9.6g，则金属质量不可能为3.4g，故D错误；
故选A．

点评 本题主要考查混合物有关计算，涉及镁铜与硝酸反应、生成的盐与氢氧化钠反应，侧重于学生的得失电子守恒、质量守恒等综合运用和解决复杂问题的能力的考查，是一道考查能力的好题，难度中等．