Question

6．将57.6g铜与200m L 一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的 NO和  NO₂混合气体在标准状况下的体积为22.4L．
请回答：
（1）NO的体积为8.96L，NO₂ 的体积为13.44L．
（2）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmL  a  mol•L^-1的NaOH 溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化为沉淀，则原硝酸溶液的浓度为$\frac{（aV×1{0}^{-3}+1）}{0.2}$mol•L^-1（列出计算式即可）．
（3）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为 NaNO₃至少需要30%的双氧水102g．

Answer 1

分析 （1）根据n=$\frac{n}{m}$计算铜的物质的量，根据n=$\frac{V}{Vm}$计算混合气体的物质的量，令混合气体中NO和NO₂物质的量分别为xmol、ymol，利用电子转移守恒、二者物质的量之和列方程，据此计算x、y的值，再根据v=nV_m计算NO、NO₂的体积；
（2）向反应后溶液中加入NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，此时溶液中溶质为NaNO₃，由钠离子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH），根据氮原子守恒可知n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO），再根据c=$\frac{n}{V}$计算；
（3）Cu与硝酸反应得到硝酸铜与NO和NO₂混合气体，NO和NO₂混合气体再在双氧水、碱性条件下转化为NaNO₃，纵观整个过程，根据电子转移守恒，Cu提供的电子等于过氧化氢获得的电子，据此计算过氧化氢的物质的量，再根据m=nM计算过氧化氢的质量，进而计算需要30%的双氧水的质量．

解答 解：（1）57.6g铜的物质的量为$\frac{57.6g}{64g/mol}$=0.9mol，22.4L混合气体的物质的量为$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，
令混合气体中NO和NO₂物质的量分别为xmol、ymol，
由电子转移守恒有：3x+y=0.9×2，
由二者物质的量之和：x+y=1，
联立方程，解得x=0.4，y=0.6，
故NO的体积为0.4mol×22.4L/mol=8.96L，
NO₂的体积为0.6mol×22.4L/mol=13.44L，
故答案为：8.96；13.44；
（2）向反应后溶液中加入NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，此时溶液中溶质为NaNO₃，由钠离子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH）=a V×10 ^-3mol，根据氮原子守恒可知n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO）=（a V×10 ^-3+1）mol，故原有硝酸的物质的量浓度为$\frac{（aV×1{0}^{-3}+1）}{0.2}$mol/L，
故答案为：$\frac{（aV×1{0}^{-3}+1）}{0.2}$；
（3）Cu与硝酸反应得到硝酸铜与NO和NO₂混合气体，NO和NO₂混合气体再在双氧水、碱性条件下转化为NaNO₃，纵观整个过程，根据电子转移守恒，Cu提供的电子等于过氧化氢获得的电子，铜的物质的量为0.9mol，故Cu提供电子为0.9mol×2=1.8mol，故需要过氧化氢的物质的量为$\frac{1.8mol}{2}$=0.9mol，过氧化氢的质量=0.9mol×34g/mol=30.6g，需要30%的双氧水的质量为$\frac{30.6g}{30%}$=102g，故答案为：102．

点评 本题考查氧化还原反应的计算，为高频考点，把握发生的反应及电子、电荷守恒、物质的量的有关计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，题目难度不大．