Question

將32.64g銅與150mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解后，產生的NO和NO₂混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L．（假定反應前后溶液體積不變，也不考慮N₂O₄的存在．）試計算：
（1）反應后，溶液中硝酸銅物質的量濃度為多少？
（2）混合氣體中NO的體積為多少？
（3）若將混合氣體經水洗后，體積變為多少？

Answer 1

分析：（1）根據n=

m

M

計算32.64g銅的物質的量，反應生成Cu（NO₃）₂，根據銅原子守恒計算n[Cu（NO₃）₂]，再根據c=

n

V

計算；
（2）根據n=

V

Vm

計算混合氣體的物質的量，令混合氣體中NO和NO₂物質的量分別為xmol、ymol，利用電子轉移守恒、二者物質的量之和列方程，據此計算x、y的值，再根據v=nV_m計算NO的體積；
（3）將混合氣體經水洗，發生反應3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，結合（2）計算NO₂物質的量，利用差量法計算反應后減少的體積，據此解答．

解答：解：（1）32.64g銅的物質的量為

32.64g

64g/mol

=0.51mol，反應生成Cu（NO₃）₂，根據銅原子守恒可知n[Cu（NO₃）₂]=n（Cu）=0.51mol，故反應后，溶液中硝酸銅物質的量濃度為

0.51mol

0.15L

=3.4mol/L，
答：反應后，溶液中硝酸銅物質的量濃度為3.4mol/L；
（2）11.2L混合氣體的物質的量為

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，令混合氣體中NO和NO₂物質的量分別為xmol、ymol，
由電子轉移守恒有：3x+y=0.51×2，
由二者物質的量之和：x+y=0.5
聯立方程，解得x=0.26，y=0.24，
故NO的體積為0.26mol×22.4L/mol=5.824L，
答：NO的體積為5.824L，
（3）將混合氣體經水洗，令混合氣體體積減少為VL，則：
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，體積減少△V
3mol               44.8L
0.24mol            VL
所以3mol：0.24mol=44.8L：VL，
解得V=3.584，
故混合氣體經水洗后，體積變為11.2L-3.584L=7.616L，
答：混合氣體經水洗后，體積變為7.616L．

點評：本題考查方程式的有關計算，難度中等，注意利用原子守恒、電子轉移守恒進行的計算．