Question

18．向27.2gCu和Cu₂O的混合物中加入某濃度的稀硝酸1.0L，固體物質完全反應，生成NO 和Cu（NO₃）₂．在所得溶液中加入0.5mol/L 的NaOH溶液2.0L，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，沉淀質量為39.2g．下列有關說法中正確的是（　　）

• A． 硝酸的物質的量濃度為1.2mol/L
• B． 產生的NO在標準狀況下的體積為3.36L
• C． Cu與Cu₂O 的物質的量之比為1：2
• D． 反應后剩余HNO₃的物質的量為0.1mol

Answer 1

分析 在所得溶液中加入NaOH溶液后，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.5mol/L×2.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質量為39.2g，物質的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根據銅元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反應后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol，
A．根據N元素守恒可知原硝酸溶液n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃），根據Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH），再根據c=$\frac{n}{V}$計算；
B．設Cu和Cu₂O的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量及Cu元素物質的量列方程計算，利用電子轉移守恒計算n（NO），再根據V=nVm計算NO的體積；
C．根據B中的計算進行解答；
D．根據N元素守恒，可知n_剩余（HNO₃）+2n[[Cu（NO₃）₂]=n（NaNO₃），根據Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH）．

解答 解：在所得溶液中加入NaOH溶液后，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.5mol/L×2.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質量為39.2g，物質的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根據銅元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反應后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol．
設Cu和Cu₂O的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量有 64x+144y=27.2，根據銅元素守恒有x+2y=0.4，聯立方程解得x=0.2、y=0.1，
A．根據N元素守恒可知n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃）=0.2mol+1.0mol/L×1.0L=1.2mol，所以原硝酸溶液的濃度為$\frac{1.2mol}{1.0L}$=1.2mol/L，故A正確；
B．根據電子轉移守恒可知：3n（NO）=2n（Cu）+2n（Cu₂O），所以3n（NO）=2×0.2mol+2×0.1mol，解得n（NO）=0.2mol，所以標準狀況下NO的體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L，故B錯誤；
C．由上述分析可知，n（Cu）：n（Cu₂O）=0.2mol：0.1mol=2：1，故C錯誤；
D．反應后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉與硝酸銅反應，剩余的氫氧化鈉與硝酸反應，最后為硝酸鈉溶液，根據氮元素守恒可知反應后溶液中n（HNO₃）+2n[[Cu（NO₃）₂]=n（NaNO₃），所以反應后剩余硝酸的物質的量為：n（HNO₃）=n（NaNO₃）-2n[[Cu（NO₃）₂]=1mol-2×0.4mol=0.2mol，故D錯誤；
故選A．

點評 本題考查混合物反應的計算、氧化還原反應的計算，題目難度較大，明確發生反應的實質為解答關鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用方法．