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將23.9g表面已銹蝕成銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅片投入100mL 9mol/L的硝酸中,充分反應后,固體全部溶解,硝酸只被還原成NO2和NO(假設生成氣體全部逸出),反應后溶液中H+ 為0.16mol(不考慮Cu2+ 的水解).往反應后的溶液中加入過量的NaOH溶液,濾出沉淀,洗滌、干燥后得到29.4g藍色固體.求:
(1)銅片中單質銅的質量分數(保留2位小數).
(2)銅片與硝酸充分反應后,溶液中NO3-的物質的量濃度(假設反應前溶液的體積不變).
(3)生成NO2和NO氣體的體積比.
(4)已知2NO2+2NaOH→NaNO3+NaNO2+H2O,NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O.現將反應后生成的氣體用過量NaOH溶液吸收,為使氮氧化物充分吸收,還需通入一定量氧氣.
①最少應通入氧氣的體積(標準狀況).
②參加反應的NaOH的物質的量.
考點:有關混合物反應的計算,硝酸的化學性質,銅金屬及其重要化合物的主要性質
專題:守恒法
分析:干燥后得到29.4g藍色固體為Cu(OH)2,n[Cu(OH)2]=
29.4g
98g/mol
=0.3mol,
(1)根據銅元素守恒n(Cu)=n[Cu(OH)2],設單質銅為xmol,Cu2(OH)2CO3為ymol,根據二者質量之和及銅原子的物質的量之和列方程計算,根據m=nM計算Cu單質的質量,根據質量分數定義計算;
(2)由題意可知,反應后硝酸有剩余,溶液中溶質為硝酸銅、硝酸,根據硝酸根守恒可知,溶液中n(NO3-)=n(HNO3)+2n[Cu(NO32],根據銅原子守恒n[Cu(NO32]=n(Cu),再根據c=
n
V
計算;
(3)設NO2和NO的物質的量分別為xmol、ymol,根據氮元素守恒可知,二者物質的量之和等于原硝酸溶液中硝酸的物質的量減去反應后溶液中硝酸根的物質的量,再根據電子轉移守恒列方程,據此解答;
(4)①當NO:NO2=1:1時需要氧氣最少,計算通入氧氣后NO:NO2的物質的量,根據反應的NO計算最少應通入n(O2),再根據V=nVm計算;
②由化學式NaNO3、NaNO2可知,氮原子與鈉原子物質的量之比為1:1,故n(NaOH)=n(N),放出的氣體中含有二氧化碳,二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉,由鈉離子守恒可知n(NaOH)=2n(Na2CO3),根據碳原子守恒計算n(Na2CO3),上述兩部分氫氧化鈉之和為消耗的氫氧化鈉,據此解答.
解答: 解:干燥后得到29.4g藍色固體為Cu(OH)2,n[Cu(OH)2]=
29.4g
98g/mol
=0.3mol,
(1)根據銅元素守恒n(Cu)=n[Cu(OH)2]=0.3mol,
設單質銅為xmol,Cu2(OH)2CO3為ymol,則:
x+2y=0.3
64x+222y=23.9
,解得x=0.2,y=0.05,
m(Cu單質)=0.2mol×64g/mol=12.8g,
故銅單質的質量分數=
12.8g
23.9g
×100%=53.56%
答:銅片中單質銅的質量分數為53.56%;
(2)由題意可知,反應后硝酸有剩余,溶液中溶質為硝酸銅、硝酸,根據硝酸根守恒可知,溶液中n(NO3-)=n(HNO3)+2n[Cu(NO32]=0.16mol+2×0.3mol=0.76mol,
故溶液中NO3-的物質的量濃度=
0.76mol
0.1L
=7.6mol/L,
答:溶液中NO3-的物質的量濃度為7.6mol/L.
(3)設NO2和NO的物質的量分別為xmol、ymol,根據氮元素守恒可知,二者物質的量之和等于原硝酸溶液中硝酸的物質的量減去反應后溶液中硝酸根的物質的量,則:x+y=0.1×9-0.76,
再根據電子轉移守恒有:x+3y=0.2×2,
聯立方程,解得x=0.01,y=0.13
故生成NO2和NO氣體的體積比=0.01mol:0.13mol=1:13,
答:生成NO2和NO氣體的體積比為1:13,
(4)①當NO:NO2=1:1時需要氧氣最少,則加入氧氣后NO的物質的量=
1
2
×(0.01mol+0.13mol)=0.07mol,故與氧氣反應轉化為二氧化氮的NO的物質的量為:0.13mol-0.07mol=0.06mol,2NO+O2=2NO2可知,需要氧氣最少為
1
2
×0.06mol=0.03mol,體積為0.03mol×22.4L/mol=0.672L,
答:最少應通入氧氣的體積為0.672L.
②由化學式NaNO3、NaNO2可知,氮原子與鈉原子物質的量之比為1:1,故n(NaOH)=n(N)=0.01mol+0.13mol=0.14mol,
放出的氣體中含有二氧化碳,二氧化碳與氫氧化鈉反應生成碳酸鈉,根據碳原子守恒計算n(Na2CO3)=n[Cu2(OH)2CO3]=0.05mol,由鈉離子守恒可知n(NaOH)=2n(Na2CO3)=0.1mol,
故消耗的氫氧化鈉的物質的量=0.14mol+0.1mol=0.24mol,
答:參加反應的NaOH的物質的量為0.24mol.
點評:本題考查混合物的有關計算,難度較大,注意根據守恒進行的計算,清楚反應過程是解題的關鍵,(4)②為易錯點,學生容易忽略氣體中二氧化碳與氫氧化鈉反應.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:

金屬銅可與鹽酸、氧氣發生反應:Cu+HCl+O2=CuCl+HO2,HO2(超氧酸)不僅是一種弱酸而且也是一種自由基,具有極高的活性.下列有關HO2的說法正確的是(  )
A、具有較強的氧化性
B、在堿中能穩定存在
C、氧元素的化合價均為-1
D、結構式為O-H-O

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科目:高中化學 來源: 題型:

不能正確表示下列化學反應的離子方程式是(  )
A、氫氧化鋇溶液與鹽酸的反應 OH-+H+=H2O
B、銅片插入硝酸銀溶液中 Cu+2Ag+=Cu2++2Ag
C、澄清的石灰水與稀鹽酸反應 Ca(OH)2+2H+=Ca2++2H2O
D、碳酸鈉溶于稀鹽酸中 CO32-+2H+=H2O+CO2

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科目:高中化學 來源: 題型:

三種不同條件下,分別向容積固定的2L密閉容器中充入2molA和1mol B,發生反應如下:2A(g)+B(g)?2D(g)+Q,相關條件和數據見下表.
實驗Ⅰ 實驗Ⅱ 實驗Ⅲ
反應溫度/℃ 800 800 850
達平衡時間/min 40 10 30
c( D )平衡/mol?L-1 0.5 0.5 0.15
反應的能量變化/kJ Q1 Q2 Q3
請回答:
(1)實驗Ⅲ,反應進行到30min時的平均速率v (D)為
 

(2)實驗Ⅱ可能隱含的反應條件是
 

(3)下列描述中能說明上述反應已達平衡的是
 
(填序號).
a.c(A)=2c(B)                       
b.2v(D)=v(B)
c.容器內氣體密度不隨時間而變化     
d.容器內氣體壓強不隨時間而變化
(4)對比上述實驗,可知該反應的反應熱Q
 
0(填“>”或“<”),并將Q、Q1、Q2、Q3按從小到大的順序排列:
 

(5)若實驗Ⅰ達到平衡后,保持溫度不變,再向密閉容器中通入由1mol A和1mol D組成的混合氣體,則平衡將
 
移動(填“正向”、“逆向”或“不”),新平衡狀態時c(D)為
 
mol?L-1

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科目:高中化學 來源: 題型:

已知X、Y、Z都是中學化學中的常見三種氣體,X為黃綠色,向X的水溶液中滴入品紅試液,品紅褪色,將溶液加熱后,溶液顏色無明顯變化;向Y的水溶液中滴入品紅試液,品紅褪色,將溶液加熱后,溶液又呈紅色;向Z的水溶液中滴入紅色石蕊試液,溶液呈藍色.據此回答下列問題:
(1)試寫出下列物質的化學式:Y
 
、Z
 

(2)將X通入Y的水溶液中發生反應的化學方程式是
 

(3)往Z水溶液中通入少量Y,發生反應的化學方程式是
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

在MgCl2和AlCl3的混合溶液中,Cl-的物質的量為0.7mol.向該溶液中逐漸加入100mL 8mol?L-1 的KOH溶液,使之充分反應.反應前,若Al3+的物質的量與混合溶液中離子總物質的量的比值為x.(不考慮Mg2+和Al3+水解及水電離對離子數目的影響),請通過計算回答下列問題:
(1)x的取值范圍是
 

(2)如溶液中的陽離子恰好完全沉淀需加入
 
 mL的KOH溶液;
(3)當100mL KOH溶液剛好完全消耗,且Al3+全部轉化為AlO2-時,x的值為
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

相同溫度、相同濃度下的六種電解質溶液,其pH由小到大的順序如圖所示,圖中①②③代表的物質可能分別為(  )
A、CH3COOH;HCl;CH3COONa
B、HCl;CH3COOH;CH3COONa
C、NH4Cl;CH3COOH;NaOH
D、NH4Cl;HCl;NaHCO3

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科目:高中化學 來源: 題型:

新型材料納米α-Fe粉具有超強的磁性能,可用作高密度磁記錄的介質以及高效催化劑等.在不同溫度下,α-Fe粉與蒸氣反應的固體產物不同:溫度低于570℃時,生成FeO,高于570℃時,生成Fe3O4

(1)甲同學用圖1所示裝置進行α-Fe粉與水蒸氣的反應.
證明實驗中有氫氣產生的現象是
 

(2)乙同學用圖2所示裝置進行α-Fe粉與水蒸氣的反應并驗證產物.
①試管a中的物質是
 

②乙同學為探究實驗結束后試管內的固體物質成分,進行了下列實驗:
實驗步驟 實驗操作 實驗現象
將反應后得到黑色粉末X(假定為均勻的),取出少量放入另一試管中,加入少量鹽酸,微熱 黑色粉末逐漸溶解,溶液呈淺綠色;有少量氣泡產生
向實驗Ⅰ中得到的溶液滴加幾滴KSCN溶液,振蕩
實驗現象不能確定是否存在Fe3O4,主要原因是
 
(用離子方程式表示)
③乙同學稱取5.60gFe粉,用上圖裝置反應一段時候后,停止加熱.將試管內的固體物質在干燥器中冷卻后,稱得質量為6.88g.然后將冷卻后的固體物質與足量FeCl3溶液充分反應,測定消耗FeCl3的物質的量,最終確定產物的成分.若此裝置中Fe粉與水蒸氣反應的產物為Fe3O4,則消耗FeCl3的物質的量應為
 
mol.

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科目:高中化學 來源: 題型:

能源短缺是人類面臨的重大問題.甲醇是一種可再生資源,具有廣泛的開發和應用前景,因此甲醇被稱為21世紀的新型材料.工業上用CO生產甲醇,一定條件下發生反應;CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).圖1表示反應中能量的變化;圖2表示一定溫度下,在體積為2L的密閉容器中加入4molH2和一定量的CO后,CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化圖.請回答下列問題:
(1)在“圖1”中,曲線
 
(填“a”或“b”)表示使用了催化劑;該反應屬于
 
(填“吸熱”或“放熱”)反應.
(2)根據“圖2”判斷,下列說法不正確的是
 

A.起始充入的CO為1mol
B.增加CO濃度,CO的轉化率增大
C.容器中壓強恒定時,反應已達到平衡狀態
D.保持溫度和密閉容器容積不變,再充入1mol CO和2mol H2,在再次達到平衡時
n(CH3)OH
n(CO)
會增大
(3)從反應開始到建立平衡,v(H2)=
 
;該溫度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的化學平衡常數為
 
,若保持其它條件不變,將反應體系升溫,則該反應的化學平衡常數將
 
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(4)請在“圖3”中畫出平衡時甲醇蒸氣百分含量(縱坐標)隨溫度(橫坐標)變化的曲線,要求畫壓強不同的2條曲線(在曲線上標出P1、P2,且P1>P2,).
(5)科學家常用
 
(填儀器名稱)來直接測定某一反應的反應熱,現測得:CH3OH(g)+
3
2
O2=CO2(g)+2H2O(g)△H=-192.9KJ/mol,又知H2O(l)=H2O(g)△=44KJ/mol,請寫出32g的CH3OH(g)完全燃燒生成液態水的熱化學方程式
 

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同步練習冊答案
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