Question

20．將一定質量的鎂、銅組成的混合物加入到稀硝酸中，金屬完全溶解（假設反應中還原產物全部是NO）．向反應后的溶液中加入3mol/LNaOH溶液至沉淀完全，測得生成沉淀的質量比原合金的質量增加7.65g，則下列敘述中正確的是（　　）

• A． 當生成沉淀達到最大量時，消耗NaOH溶液的體積為150mL
• B． 當金屬全部溶解時收集到NO氣體的體積為0.336L（標準狀況下）
• C． 當金屬全部溶解時，參加反應的硝酸的物質的量一定是0.6mol
• D． 參加反應的金屬的總質量一定是9.9g

Answer 1

分析 將一定量的鎂和銅組成的混合物加入到稀HNO₃中，金屬完全溶解（假設反應中還原產物只有NO），發生反應：3Mg+8HNO₃ （稀）=3Mg（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；3Cu+8HNO₃ （稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
向反應后的溶液中加入過量的3mol/L NaOH溶液至沉淀完全，發生反應：Mg（NO₃）₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaNO₃；Cu（NO₃）₂+2NaOH=Cu（OH）₂↓+2NaNO₃，沉淀為氫氧化鎂和氫氧化銅，生成沉淀的質量比原合金的質量增加7.65g，則氫氧化鎂和氫氧化銅含有氫氧根的質量為7.65g，氫氧根的物質的量為$\frac{7.65g}{17g/mol}$=0.45mol，則鎂和銅的總的物質的量為0.225mol，
A．當生成的沉淀達到最大量時，溶液中溶質為NaNO₃，硝酸根守恒可知n（NaNO₃）=2n（硝酸銅+硝酸鎂），由鈉離子守恒由n（NaOH）=n（NaNO₃），再根據V=$\frac{n}{V}$計算；
B．根據電子轉移守恒計算NO物質的量，結合氣體不一定是標準狀況判斷；
C．根據氮元素守恒n（HNO₃）=2n（硝酸銅+硝酸鎂）+n（NO）；
D．根據鎂和銅的總的物質的量以及金屬的總質量與金屬的含量有關來計算．

解答 解：將一定量的鎂和銅組成的混合物加入到稀HNO₃中，金屬完全溶解（假設反應中還原產物只有NO），發生反應：3Mg+8HNO₃ （稀）=3Mg（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；3Cu+8HNO₃ （稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
向反應后的溶液中加入過量的3mol/L NaOH溶液至沉淀完全，發生反應：Mg（NO₃）₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaNO₃；Cu（NO₃）₂+2NaOH=Cu（OH）₂↓+2NaNO₃，沉淀為氫氧化鎂和氫氧化銅，生成沉淀的質量比原合金的質量增加7.65g，則氫氧化鎂和氫氧化銅含有氫氧根的質量為7.65g，氫氧根的物質的量為$\frac{7.65g}{17g/mol}$=0.45mol，則鎂和銅的總的物質的量為0.225mol，
A．當生成的沉淀達到最大量時，溶液中溶質為NaNO₃，硝酸根守恒可知n（NaNO₃）=2n（硝酸銅+硝酸鎂）=0.225mol×2=0.45mol，由鈉離子守恒由n（NaOH）=n（NaNO₃）=0.45mol，故此時氫氧化鈉溶液的體積為$\frac{0.45mol}{3mol/L}$=0.15L=150mL，故A正確；
B．根據電子轉移守恒可知生成的NO物質的量為$\frac{0.225mol×2}{3}$=0.15mol，標準狀況下，生成NO的體積為0.15mol×22.4L/mol=3.36L，故B錯誤；
C、根據氮元素守恒n（HNO₃）=2n（硝酸銅+硝酸鎂）+n（NO）=0.225mol×2+0.15mol=0.6mol，故C正確；
D、鎂和銅的總的物質的量為0.225mol，假定全為鎂，質量為0.225mol×24g/mol=5.4g，若全為銅，質量為0.225mol×64g/mol=14.4g，所以參加反應的金屬的總質量（m）為5.4g＜m＜14.4g，故D錯誤；
故選AC．

點評 本題主要考查混合物有關計算，涉及鎂銅與硝酸反應、生成的鹽與氫氧化鈉反應，綜合考查學生的得失電子守恒、質量守恒等綜合運用和解決復雜問題的能力，是一道考查能力的好題，難度較大．