Question

6．在50mL a mol•L^-1的硝酸溶液中，加入6.4g Cu，全部溶解，假設硝酸的還原產物只有NO₂和NO，將反應后溶液用蒸餾水稀釋至100mL時測得c（NO₃^-）=3mol•L^-1
（1）求稀釋后的溶液中H⁺的物質的量濃度
（2）若a=9，求生產的氣體中NO₂的物質的量
（3）治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液進行吸收，反應原理如下：
NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O
2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O
若將上述的NO₂和NO的混合氣體通入1mol•L^-1的NaOH溶液恰好被吸收，求需要NaOH溶液的體積．

Answer 1

分析 （1）溶液c（Cu²⁺）=n（Cu），由電荷守恒可知溶液中c（NO₃^-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺），據此計算c（H⁺）；
（2）根據N元素守恒，可知n（NO₂）+n（NO）=n_硝酸溶液（HNO₃）-n_{反應后溶液}（NO₃^-），令NO₂、NO的物質的量分別為xmol、ymol，利用電子轉移守恒、二者的物質的量之和列方程計算．
（3）反應后為NaNO₂、NaNO₃混合溶液，根據N元素守恒可知，n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=n（NO₂）+n（NO），根據鈉元素守恒可知，n（NaOH）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃），再根據V=$\frac{n}{c}$計算．

解答 解：（1）6.4g Cu的物質的量為$\frac{6.4g}{64g/mol}$=0.1mol，所以溶液n（Cu²⁺）=n（Cu）=0.1mol，溶液中c（NO₃^-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺），所以溶液中c（H⁺）=2c（Cu²⁺）-c（NO₃^-）=$\frac{0.1mol}{0.05L}$×2-3mol/L=1mol/L，
答：稀釋后的溶液中H⁺的物質的量濃度為1mol/L；
（2）根據N元素守恒，可知n（NO₂）+n（NO）=n_硝酸溶液（HNO₃）-n_{反應后溶液}（NO₃^-）=0.05L×9mol/L=0.45mol-0.1L×3mol/L=0.15mol，
令NO₂、NO的物質的量分別為xmol、ymol，則：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.15}\\{x+3y=0.1×2}\end{array}\right.$，
解得x=0.125，y=0.025．
答：氣體中NO₂的物質的量為0.125mol；
（3）反應后為NaNO₂、NaNO₃混合溶液，根據N元素守恒可知，n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=n（NO₂）+n（NO）=0.15mol，根據鈉元素守恒可知，n（NaOH）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=0.15mol，NaOH溶液的體積為$\frac{0.15mol}{1L}$=0.15L=150mL，
答：需要NaOH溶液的體積為150mL．

點評 本題考查氧化還原反應的有關計算，為高頻考點，把握發生的反應、原子守恒、電荷守恒、原子守恒等為解答的關鍵，側重守恒法及分析、計算能力的考查，題目難度中等．