Question

6．將57.6g銅與200m L 一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產生的 NO和  NO₂混合氣體在標準狀況下的體積為22.4L．
請回答：
（1）NO的體積為8.96L，NO₂ 的體積為13.44L．
（2）待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入VmL  a  mol•L^-1的NaOH 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$\frac{（aV×1{0}^{-3}+1）}{0.2}$mol•L^-1（列出計算式即可）．
（3）欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為 NaNO₃至少需要30%的雙氧水102g．

Answer 1

分析 （1）根據n=$\frac{n}{m}$計算銅的物質的量，根據n=$\frac{V}{Vm}$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、NO₂的體積；
（2）向反應后溶液中加入NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉化成沉淀，此時溶液中溶質為NaNO₃，由鈉離子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH），根據氮原子守恒可知n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO），再根據c=$\frac{n}{V}$計算；
（3）Cu與硝酸反應得到硝酸銅與NO和NO₂混合氣體，NO和NO₂混合氣體再在雙氧水、堿性條件下轉化為NaNO₃，縱觀整個過程，根據電子轉移守恒，Cu提供的電子等于過氧化氫獲得的電子，據此計算過氧化氫的物質的量，再根據m=nM計算過氧化氫的質量，進而計算需要30%的雙氧水的質量．

解答 解：（1）57.6g銅的物質的量為$\frac{57.6g}{64g/mol}$=0.9mol，22.4L混合氣體的物質的量為$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，
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=0.9×2，
由二者物質的量之和：x+y=1，
聯立方程，解得x=0.4，y=0.6，
故NO的體積為0.4mol×22.4L/mol=8.96L，
NO₂的體積為0.6mol×22.4L/mol=13.44L，
故答案為：8.96；13.44；
（2）向反應后溶液中加入NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉化成沉淀，此時溶液中溶質為NaNO₃，由鈉離子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH）=a V×10 ^-3mol，根據氮原子守恒可知n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO）=（a V×10 ^-3+1）mol，故原有硝酸的物質的量濃度為$\frac{（aV×1{0}^{-3}+1）}{0.2}$mol/L，
故答案為：$\frac{（aV×1{0}^{-3}+1）}{0.2}$；
（3）Cu與硝酸反應得到硝酸銅與NO和NO₂混合氣體，NO和NO₂混合氣體再在雙氧水、堿性條件下轉化為NaNO₃，縱觀整個過程，根據電子轉移守恒，Cu提供的電子等于過氧化氫獲得的電子，銅的物質的量為0.9mol，故Cu提供電子為0.9mol×2=1.8mol，故需要過氧化氫的物質的量為$\frac{1.8mol}{2}$=0.9mol，過氧化氫的質量=0.9mol×34g/mol=30.6g，需要30%的雙氧水的質量為$\frac{30.6g}{30%}$=102g，故答案為：102．

點評 本題考查氧化還原反應的計算，為高頻考點，把握發生的反應及電子、電荷守恒、物質的量的有關計算為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，題目難度不大．