Question

3.2g铜与浓度为a mol/L的硝酸溶液30mL充分反应，硝酸的还原产物有NO₂和NO，反应后溶液中含有H⁺ 0.1mol，
（1）此时溶液中含NO₃^-

 

mol
（2）NO₂的物质的量为

 

（用含a的代数式表示）
（3）若气体可以被NaOH溶液完全吸收（2NaOH+2NO₂=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，2NaOH+NO₂+NO₂═NaNO₂+H₂O），求a的取值范围

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）溶液中含有H⁺，则3.2gCu完全反应，反应后溶液中溶质为Cu（NO₃）₂、HNO₃，根据电荷守恒计算溶液中n（NO₃^-）；
（2）令NO₂和NO的物质的量分别为xmol、ymol，根据氮元素守恒及电子转移守恒列方程计算；
（3）由方程式可知，n（NO₂）：n（NO）≥1可以被完全吸收，据此可以确定a的最小值，结合（2）中数值计算，当只有NO₂生成时，被还原的硝酸物质的量最大，则a的值达极大值，结合电子转移守恒计算a的极大值，据此解答．

解答： 解：（1）溶液中含有H⁺，则3.2gCu完全反应，n（Cu）=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，与硝酸反应生成Cu²⁺，则溶液中n（Cu²⁺）=0.05mol，
根据溶液的电荷守恒，可知：2n（Cu²⁺）+n（H⁺）=n（NO₃^-），则n（NO₃^-）=2×0.05moL+0.1mol=0.2mol，
故答案为：0.2；
（2）令NO₂和NO的物质的量分别为xmol、ymol，
根据电子守恒有：x+3y=0.05×2，
根据N元素守恒有：x+y=0.03a-0.2，
解得：x=（0.045a-0.35）mol，y=（0.15-0.015a）mol，
故答案为：（0.045a-0.35）mol；
（3）由方程式可知，n（NO₂）：n（NO）≥1可以被完全吸收，故（0.045a-0.35）mol：（0.15-0.015a）mol≥1，解得a≥

25

3

，
当只有NO₂生成时，被还原的硝酸物质的量最大，则a的值达极大值，根据N元素守恒：n（NO₂）=0.03a-0.2，由电子转移守恒，可知0.03a-0.2=0.05×2，解得a=10，
由上述分析可知：

25

3

≤a＜10，
故答案为：

25

3

≤a＜10．

点评：本题考查混合物计算、氧化还原反应计算，难度中等，（3）为易错点、难点，起氧化剂作用的硝酸越多，a值越大，据此确定极值点是关键，注意利用守恒进行解答．