Question

4．向浓度均为3mol•L^-1的HNO₃与H₂SO₄组成的混合溶液10mL中加入1.92g铜，充分反应后若溶液体积仍为10mL．求：
（1）产生气体标准状况下的体积是多少升？
（2）反应后溶液中各溶质的离子浓度．

Answer 1

分析 溶液中的氢离子既包括硝酸电离的又包括硫酸电离的．所以n（H⁺）=3mol•L^-1×0.01L×1+3mol•L^-1×0.01L×2=0.09mol，n（NO₃^-）=3mol•L^-1×0.01L=0.03mol，
n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，结合反应的离子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O解答该题．

解答 解：溶液中的氢离子既包括硝酸电离的又包括硫酸电离的．所以n（H⁺）=3mol•L^-1×0.01L×1+3mol•L^-1×0.01L×2=0.09mol，n（NO₃^-）=3mol•L^-1×0.01L=0.03mol，
n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，则
  3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3 Cu²⁺+2NO↑+4H₂O 
  3     8     2       3     2
0.03  0.09   0.03  
可知Cu完全反应，H⁺和NO₃^-过量，则
（1）由反应的离子方程式可知n（NO）=$\frac{0.03mol×2}{3}$=0.02mol，V（NO）=0.02mol×22.4L/mol=0.448L，
答：产生的气体在标准状况下的体积是0.448L；
（2）0.03molCu完全反应，则生成0.03molCu²⁺，消耗n（H⁺）=$\frac{0.03mol×8}{3}$=0.08mol，剩余n（H⁺）=0.09mol-0.08mol=0.01mol，消耗n（NO₃^-）=n（NO）=0.02mol，则剩余n（NO₃^-）=0.03mol-0.02mol=0.01mol，
所以反应后溶液中c（Cu²⁺）=$\frac{0.03mol}{0.01L}$=3mol/L，c（H⁺）=$\frac{0.01mol}{0.01L}$=1mol/L，c（NO₃^-）=$\frac{0.01mol}{0.01L}$=1mol/L，
由于SO₄^2-没有参加反应，反应后的浓度仍为3mol/L，
答：反应后溶液中各溶质离子物质的量浓度分别是Cu²⁺：3mol/L，H⁺：1mol/L，NO₃^-：1mol/L，SO₄^2-：3mol/L．

点评 本题考查化学方程式的计算，为高考高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握相关反应方程式的书写，根据方程式计算该题，难度不大．