Question

【题目】将32.64 g铜与140 mL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11.2 L。请回答下列问题：

(1)NO的体积为________L，NO2的体积为________L。

(2)参加反应的HNO3的物质的量是________。

(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入VmLamol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为________mol·L－1。

(4)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________g。

(5)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要通O2______mol。

Answer 1

【答案】5.824 5.376 1.52 mol 57.8 0.255

【解析】

(1)先求出Cu及氮的氧化物的物质的量，然后假设NO的物质的量为x，利用电子守恒建立等量关系式，求出x，也就可得出NO、NO2的体积。

(2)参加反应的HNO3包括生成Cu(NO3)2的硝酸和生成NO、NO2的硝酸，利用前面计算出的二者的物质的量，便可求出参加反应的硝酸的物质的量。

(3) VmLamol·L－1的NaOH溶液中NaOH的物质的量，等于表现出酸性的硝酸与剩余硝酸的物质的量之和，再加上表现出氧化性的硝酸的物质的量，便是原硝酸溶液的物质的量。

(4)利用电子守恒，铜失电子的物质的量，就等于30%的双氧水得电子的物质的量，据此求出双氧水的质量。

(5)通过O2得电子的物质的量，就等于铜失电子的物质的量，从而求出至少需要通O2的物质的量。

(1)n(Cu)＝＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。

根据气体的总体积为11.2 L知，x＋y＝0.5 mol，

根据电子守恒知3x＋y＝(0.51×2) mol，

解方程组得：x＝0.26 mol，y＝0.24 mol，则：V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L，V(NO2)＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L；答案为：5.824；5.376；

(2)参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol；答案为：1.52 mol；

(3)HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NO的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至正好使溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为10－3aVmol，所以，c(HNO3)＝ mol·L－1；答案为：；

(4)由电子守恒得：2×n(Cu)＝2×n(H2O2)，×2＝n(H2O2)×2，n(H2O2)＝0.51mol，则m(H2O2)＝17.34 g。需30%的双氧水：17.34 g÷30%＝57.8 g。答案为：57.8；

(5)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，则利用电子守恒，可建立的关系式为2Cu—O2，n(O2)==0.255mol，所以至少需要通O20.255mol。答案为：0.255。