Question

4．将3.2gCu溶于amol/L过量的硝酸30mL中．假设硝酸的还原产物只有NO₂和NO，反应结束后，将所得溶液加水稀释至1000mL，测得c（NO₃^-）为0.2mol/L．求：
（1）稀释后溶液中氢离子的物质的量浓度为0.1 mol/L．
（2）生成的气体中NO₂的物质的量为（0.045a-0.35）mol，NO的物质的量为（0.15-0.015a）mol（均用含a的关系式表示）．
（3）氮的氧化物与氨气在一定条件下可以反应生N₂和H₂O．若NO₂和NO的混合气体的平均组成可以表示为NO_x，若相同状况下1体积NH₃与$\frac{6}{7}$体积的NO_x刚好完全反应，则x的值为1.75．

Answer 1

分析 （1）n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，硝酸过量，Cu完全反应，与硝酸反应生成Cu²⁺，加水稀释至1000mL，溶液中c（Cu²⁺）=$\frac{0.05mol}{1L}$=0.05mol/L，结合电荷守恒可计算稀释后溶液的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）NO₂和NO的混合气体的平均组成可以表示为NO_x，则反应表示为：3NO_x+2xNH₃=$\frac{3+2x}{2}$N₂+3xH₂O，据此计算．

解答 解：（1）n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，硝酸过量，Cu完全反应，与硝酸反应生成Cu²⁺，加水稀释至1000mL，溶液中c（Cu²⁺）=$\frac{0.05mol}{1L}$=0.05mol/L，根据溶液的电荷守恒：2c（Cu²⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-），则c（H⁺）=0.2moL/L-2×0.05mol/L=0.1mol/L，
故答案为：0.1 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-0.2，
解之得：x=（0.045a-0.35）mol，y=（0.15-0.015a）mol；
故答案为：（0.045a-0.35）mol；（0.15-0.015a）mol；
（3）NO₂和NO的混合气体的平均组成可以表示为NO_x，则反应表示为：3NO_x+2xNH₃=$\frac{3+2x}{2}$N₂+3xH₂O，若相同状况下1体积NH₃与$\frac{6}{7}$体积的NO_x刚好完全反应，所以$\frac{2x}{3}=\frac{1}{\frac{6}{7}}$，解得x=1.75，故答案为：1.75．

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，属于字母型计算，增大计算难度，为易错题目，注意利用守恒法计算解答，难度中等