Question

6．6.4g Cu与过量硝酸（a mol/L，30mL）充分反应，硝酸的还原产物只有NO₂、NO，反应后溶液中含H⁺为0.1mol．
（1）此时溶液中所含NO₃^-物质的量0.3mol；
（2）求生成的气体中NO₂和NO的物质的量各为多少？（用含有a的式子表示）

Answer 1

分析 n（Cu）=$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol，n（HNO₃）=amol/L×0.03L=0.03amol，
（1）根据氮原子守恒得反应后溶液中n（NO₃^-）=n（HNO₃）_（剩余）+2n[Cu（NO₃）]=n（H⁺）+2n（Cu）；
（2）根据N原子守恒得n（NO_x）=n（HNO₃）_（原来）-n（HNO₃）_（剩余）-2n[Cu（NO₃）]，再结合转移电子相等计算两种氧化物物质的量分别是多少．

解答 解：n（Cu）=$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol，n（HNO₃）=amol/L×0.03L=0.03amol，
（1）根据氮原子守恒得反应后溶液中n（NO₃^-）=n（HNO₃）_（剩余）+2n[Cu（NO₃）]=n（H⁺）+2n（Cu）=0.1mol+2×0.1mol=0.3mol，
故答案为：0.3mol；
（2）根据N原子守恒得n（NO_x）=n（HNO₃）_（原来）-n（HNO₃）_（剩余）-2n[Cu（NO₃）]=0.03amol-0.1mol-0.1mol×2=（0.03a-0.3）mol，转移到电子的物质的量=0.1mol×2=0.2mol，
设生成的气体中NO₂和NO的物质的量分别为xmol、ymol，结合转移电子相等得
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=（0.03a-0.3）}\\{（5-4）x+（5-2）y=0.2}\end{array}\right.$，
$\left\{\begin{array}{l}{x=0.045a-0.55}\\{y=0.25-0.015a}\end{array}\right.$，
答：生成的气体中NO₂和NO的物质的量分别为（0.045a-0.55）mol、（0.25-0.015a）mol．

点评 本题以Cu和硝酸的反应为载体考查氧化还原反应的计算，侧重考查分析计算能力，会利用原子守恒、转移电子守恒进行计算，难点是（2）题联立方程式组，题目难度中等．