Question

将6.4g 铜加入到50mL a mol/L的硝酸溶液中，铜全部溶解，得到NO₂和NO的混合气体．将反应后溶液稀释至100mL，测得NO₃^-的浓度为3mol/L．
（1）混合气体中NO₂和NO的总物质的量为______mol（用含a的式子表示）．
（2）稀释后的溶液中H⁺的物质的量浓度为______mol/L．
（3）若a=9，则混合气体中NO₂的物质的量为______mol．

Answer 1

解：（1）硝酸的物质的量为0.05L×amol/L=0.05amol，
反应后溶液中NO₃^-的物质的量为0.1L×3mol/L=0.3mol，
则由氮原子守恒可知，
混合气体中NO₂和NO的总物质的量为0.05amol-0.3mol=（0.05a-0.3）mol，
故答案为：（0.05a-0.3）；
（2）Cu的物质的量为=0.1mol，
将反应后溶液稀释至100mL，测得NO₃^-的浓度为3mol/L，
则铜离子的浓度为=1mol/L，
设稀释后的溶液中H⁺的物质的量浓度为x，由电荷守恒可知，
1mol/L×2+x=3mol/L×1，解得x=1mol/L，
故答案为：1；
（3）a=9，则混合气体中NO₂和NO的总物质的量为（0.05×9-0.3）mol=0.15mol，
设混合气体中NO₂的物质的量为m，NO的物质的量为（0.15mol-m），
由氧化还原反应中铜元素失去电子，氮元素得到电子，
根据电子守恒可知，
m×（5-4）+（0.15mol-m）×（5-2）=0.1mol×（2-0），
解得m=0.125mol，
故答案为：0.125．
分析：（1）由氮原子守恒可知，混合气体中NO₂和NO的总物质的量等于原硝酸的物质的量-反应后溶液中NO₃^-的物质的量；
（2）铜全部溶解，利用n=来计算铜的物质的量，由反应后溶液稀释至100mL，测得NO₃^-的浓度为3mol/L及电荷守恒来计算H⁺的物质的量浓度；
（3）利用电子守恒来计算．
点评：本题考查利用硝酸的化学性质及金属与硝酸反应中的原子守恒、电子守恒及溶液中的电荷守恒来进行计算，正确运用守恒法是解答本题的关键．