Question

已知常溫下，硝酸濃度越稀，其還原產物的價態越低．（本題氣體數據均已折算至標準狀況）
（1）實驗室欲用70%的濃硝酸（密度1.41g/mL）配制1.0mol/L的稀硝酸（密度1.04g/mL）500mL．求：70%濃硝酸的物質的量濃度

 

mol/L（保留1位小數，下同），配制時需濃硝酸

 

mL．
（2）將9.65克某銅鋅合金加入到足量的濃硝酸中，得到氣體 6.72L（假設不含N₂O₄），則該合金中銅與鋅的物質的量之比為

 

．
（3）向100mL某濃度的硝酸溶液中加入足量的鐵粉，鐵粉部分溶解，卻無氣體產生．向反應后的溶液中加入過量的氫氧化鈉溶液，過濾后對濾渣進行洗滌后灼燒得到固體物質4.8g，寫出鐵與硝酸反應的化學方程式

 

，該硝酸溶液的物質的量濃度

 

．
（4）將13克鋅加入到200mL 3.6mol/L的硝酸溶液中，鋅全部溶解，得到無色氣體2.464L（已知常溫下N₂O₃為液體），測得反應后的溶液pH=0（假設反應前后溶液體積無變化）．取少量反應后的溶液加入足量的氫氧化鈉溶液并加熱，無刺激性氣味的氣體生成．試求該無色氣體的組成及其物質的量．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算,物質的量濃度的相關計算

專題：計算題

分析：（1）根據c=

1000ρw

M

計算濃硝酸的濃度，根據稀釋定律計算所需濃硝酸的體積；
（2）6.72LNO₂的物質的量為0.3mol，設Cu為xmol，Zn為ymol，根據質量9.65g與生成NO₂的物質的量0.3mol列式計算；
（3）鐵粉部分溶解，說明生成Fe（NO₃）₂，卻無氣體產生說明即生成NH₄NO₃；
（4）由加入NaOH沒有刺激性氣體產生，得到沒有生成NH₃，則得到的無色氣體為NO、N₂，根據原子守恒和得失電子守恒計算物質的量．

解答： 解：（1）濃硝酸的物質的量濃度c=

1000ρw

M

=

1000×1.41×70%

63

mol/L=15.7 mol/L，
由稀釋定律可得：15.7 mol/L×V_濃硝酸 =1.0mol/L×500mL，解得：V_濃硝酸 =31.8ml，
故答案為：15.7；31.8；
（2）標準狀況下，6.72LNO₂的物質的量為

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，設Cu為xmol，Zn為ymol，則
①xmol×64g/mol+ymol×65g/mol=9.65g
②2xmol+2ymol=0.3mol，
①②聯立解得：x=0.1，y=0.05，
因此該合金中銅與鋅的物質的量之比為0.1mol：0.05mol=2：1，
故答案為：2：1；
（3）鐵粉部分溶解，說明生成Fe（NO₃）₂，卻無氣體產生說明即生成NH₄NO₃，所以方程式為10HNO₃+4Fe=4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O，
再加NaOH，Fe（NO₃）₂都轉化成Fe（OH）₂，并進一步轉化成Fe（OH）₃，再灼燒，則生成Fe₂O₃為4.8g，Fe₂O₃的物質的量為

4.8g

160g/mol

=.03mol，
所以Fe為0.03mol×2=0.06mol，HNO₃為0.06mol×

10

4

=0.15mol，因此該硝酸溶液的物質的量濃度為

0.15mol

0.1L

=1.5mol/L，
故答案為：10HNO₃+4Fe=4Fe（NO₃）₂+NH₄NO₃+3H₂O；1.5mol/L；
（4）13g鋅的物質的量為

13g

65g/mol

=0.2mol，2.464L氣體共

2.464L

22.4L/mol

=0.11mol，HNO₃的物質的量為0.2L×3.6mol/L=0.72mol，測得反應后的溶液pH=0，則剩余H⁺的物質的量為1mol/L×0.2L=0.2mol，因此有0.72mol-0.2mol=0.52mol硝酸發生了反應，
由加入NaOH沒有刺激性氣體產生，得到沒有生成NH₃，NO₂為紅棕色氣體，因此得到的無色氣體為NO、N₂；
化學方程式為20Zn+52HNO₃=20Zn（NO₃）₂+26H₂O+10NO（g）+N₂（g），
因此無色氣體為NO 0.1mol和N₂ 0.01mol，
答：無色氣體有NO和N₂組成，NO 0.1mol，N₂ 0.01mol．

點評：本題考查了化學方程式的計算，側重于化學性質、原子守恒、電荷守恒的應用，題目難度較大，熟悉物質的性質及物質之間的轉化是解題的關鍵．