Question

【題目】現取25.6gCu與200ml某濃度的濃HNO3反應，當銅完全溶解后，收集到產生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積共11.2L，則：

（1）NO2的體積為 __________ L。

（2）反應中消耗HNO3的物質的量為 ____________mol。

（3）將盛有NO和NO2混合氣體的容器倒扣在水中，容器內液面上升， 再通入標準狀況下一定體積的O2，恰好使氣體完全溶解，則通入O2的 體積是__________L。

（4）向溶液中加入500ml、4molL-1NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部轉化為沉淀，則原硝酸溶液的濃度為__________ molL-1。

Answer 1

【答案】 7.84 1.9 4.48 12.5

【解析】銅與濃硝酸反應生成硝酸銅、NO2和H2O，與稀硝酸反應酸性硝酸銅、NO和H2O，依據原子守恒和電子得失守恒結合有關的化學反應分析計算。

銅與濃硝酸反應的化學方程式為：Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，銅與稀硝酸反應的化學方程式為：3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+NO↑+4H2O。設生成的NO的物質的量為xmol，NO2的物質的量為ymol，反應中銅失去的電子總數等于硝酸得到的電子總數則

Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

1 4 2

0.5y 2y y

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+NO↑+4H2O

3 8 1

3x 8x x

x+y=0.5、3×x+y×1=25.6g/64g/mol×2

解得x=0.15mol y=0.35mol

（1）NO2的體積為：0.35mol×22.4mol/L=7.84L；（2）反應中消耗HNO3的物質的量為：2y+8x=2×0.35mol+8×0.15mol=1.9mol；（3）設需要氧氣的體積為V，由題意可知，兩個反應過程中硝酸根物質的量不變，銅失去的電子全部被氧氣得到，依據電子守恒規律得：

25.6g/64g/mol×2=V/22.4L/mol×4，解得：V=4.48L；（4）向溶液中加入500ml、4mol/LNaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部轉化為沉淀，反應后的溶質為硝酸鈉，則硝酸鈉的物質的量為：0.5L×4mol/L=2mol，依據氮原子個數守恒得硝酸的物質的量=n（NaNO3）+n（NO2+NO）=2mol+0.5mol=2.5mol，硝酸的物質的量濃度為：2.5mol÷0.2L=12.5mol/L。