Question

2．将一定质量的镁铜合金加入到100mL某浓度HNO₃溶液中，两者恰好反应，假设反应的还原产物只有NO气体，向所得溶液中加入物质的量浓度为3mol/L 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，则下列有关叙述中正确的是（　　）

• A． 加入合金的质量不可能为6.6g
• B． 参加反应的硝酸的物质的量浓度为1mol/L
• C． 生成沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为100 mL
• D． 生成NO气体体积为2.24 L

Answer 1

分析 将一定量的镁和铜合金加入到HNO₃中，二者恰好反应，金属、硝酸都没有剩余，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．
A．根据电荷守恒可知，金属提供电子物质的量等于沉淀中氢氧根的物质的量，据此计算合金的总物质的量；
B．根据电子转移守恒计算NO物质的量，再根据V=nV_m计算NO的体积；
C．加入的氢氧化钠反应生成氢氧化镁、氢氧化铜，根据氢氧根守恒计算NaOH的物质的量，根据V=$\frac{n}{c}$计算加入的氢氧化钠溶液的体积；
D．根据方程式可知参加反应的n_反应（HNO₃）=4n（NO）．再根据c=$\frac{n}{V}$计算．

解答 解：将一定量的镁和铜合金加入到稀HNO₃中，二者恰好反应，金属、硝酸都没有剩余，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，根据电子转移守恒，则镁和铜的总的物质的量为$\frac{0.3mol}{2}$=0.15mol，生成NO为$\frac{0.3mol}{5-2}$=0.1mol，
A．由上述分析可知，镁和铜的总的物质的量为0.15mol，所以质量介于3.6g～9.6，故A错误；
B．根据方程式可知参加反应的n_反应（HNO₃）=4n（NO）=0.4mol，故原硝酸物质的量浓度为$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L，故B错误；
C．加入的氢氧化钠恰好与硝酸镁、硝酸铜反应，由上述分析可知，加入的NaOH为0.3mol，故加入NaO溶液的体积为$\frac{0.3mol}{3mol/L}$=0.1L=100mL，故C正确；
D．标况下NO的体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L，状况不知，故D错误；
故选C．

点评 本题考查混合物有关计算，综合考查学生对得失电子守恒等综合运用和解决复杂问题的能力，是一道考查能力的好题，难度中等．