Question

20．铜与某浓度的硝酸反应后产生气100mL（标况），该混合气体的密度是相同状况下H₂密度的26.7倍，将此气体在密闭容器中用水充分吸收后，剩余气体的体积为70mL（标况）
（1）该混合气各组分的体积是多少ml？
（2）被还原的硝酸是多少克？

Answer 1

分析 （1）生成的混合气体相对分子质量为26.7×2=53.4，则混合气体一定含有NO₂、N₂O₄，若生成的混合气体没有NO，由3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO、3N₂O₄+2H₂O=4HNO₃+2NO，全部为N₂O₄用水吸收可以得到NO体积最大为100mL×$\frac{2}{3}$=66.7mL＜70mL，故生成的气体中含有NO，即为NO₂、N₂O₄、NO混合气体，令NO₂、N₂O₄、NO体积分别为xmL、ymL、zmL，根据总体积、剩余气体体积、混合气体平均相对分子质量列方程计算解答；
（2）计算各气体物质的量，根据N原子守恒计算被还原硝酸物质的量，再根据m=nM计算被还原硝酸质量．

解答 解：（1）生成的混合气体相对分子质量为26.7×2=53.4，则混合气体一定含有NO₂、N₂O₄，若生成的混合气体没有NO，由3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO、3N₂O₄+2H₂O=4HNO₃+2NO，全部为N₂O₄用水吸收可以得到NO体积最大为100mL×$\frac{2}{3}$=66.7mL＜70mL，故生成的气体中含有NO，即为NO₂、N₂O₄、NO混合气体，令NO₂、N₂O₄、NO体积分别为xmL、ymL、zmL，则：
由总体积可得：x+y+z=100
由水吸收后剩余气体体积可得：$\frac{1}{3}$x+$\frac{2}{3}$y+z=70
由平均相对分子质量可得：$\frac{46x+92y+30z}{x+y+z}$=53.4，
联立方程解得x=y=30，z=40
答：该混合气体中NO₂为30mL、N₂O₄为30mL、NO为40mL；
（2）根据N原子守恒，被还原硝酸物质的量=$\frac{0.03L}{22.4L/mol}$+2×$\frac{0.03L}{22.4L/mol}$+$\frac{0.04L}{22.4L/mol}$=$\frac{0.13}{22.4}$mol，故被还原硝酸的质量为$\frac{0.13}{22.4}$mol×63g/mol≈0.37g，
答：被还原硝酸的质量为0.37g．

点评 本题考查混合物有关计算，关键是判断生成气体的组成，侧重考查学生分析计算能力，难度较大．