Question

已知：CuS、Cu₂S是两种黑色不溶于水的固体，但一定条件下都能与稀HNO₃反应，用离子方程式表示为：

①3CuS＋8H^＋＋8NO₃^－＝3Cu^2＋＋3SO₄^2－＋8NO↑＋4H₂O

②3Cu₂S＋16H^＋＋10NO₃^－＝6Cu^2＋＋3SO₄^2－＋10NO↑＋8H₂O

现有不同质量的四份CuS、Cu₂S的混合物样品分别和100mL物质的量浓度5mol/L稀硝酸充分反应，所取样品质量与产生气体体积（标准状况下测定）如下表所示：

实验序号	a	b	c
样品质量(g)	9.6	12.8	64.0
气体体积(L)	5.04	6.72	V

试回答下列问题（不考虑硝酸的挥发以及溶液体积变化）：

（1）a组实验结束后，溶液中c(NO₃^－)＝          ；

（2）b组实验结束后，溶液的pH＝            ；

（3）通过计算分析实验c组中产生气体的体积（V）范围                     。

Answer 1

（1）2.75mol/L

（2） 0

（3）7L< V <11.2L

解析:

（1）设9.6g的样品中CuS的物质的量为x ，Cu₂S的物质的量为y

96x＋160y＝9.6           8x/3＋10y/3＝0.225

解得：x＝y＝0.0375mol， c(NO₃^－)= （0.5mol－0.225 mol）/0.4L=2.75mol/L

（亦可根据N原子守恒来求）

（2）设12.8g的样品中CuS的物质的量为x ，Cu₂S的物质的量为y

96x＋160y＝12.8

           8x/3＋10y/3＝0.3

解得：x＝y＝0.05mol

根据方程式①、②可知消耗n(H^＋)＝0.05mol×8/3＋0.05mol×16/3＝0.4mol

故剩余n(H^＋)＝0.1mol，c(H^＋)＝1mol/L  pH＝0

（3）首先判断64g样品中CuS、Cu₂S的物质的量皆为0.25mol，分别跟0.5mol硝酸反应时均过量。因此采用极端假设法思考：

若HNO₃均与CuS反应：硝酸不足，则V(NO)＝0.5mol×22.4L/mol＝11.2L

若HNO₃均与Cu₂S反应：硝酸不足，则V(NO)＝0.5mol×10/16×22.4L/mol＝7L

所以：c中产生气体体积（V）等于7L< V <11.2L。