Question

9．將一定質量的鎂、銅合金加入到稀硝酸溶液中，兩者恰好完全反應，假設反應過程中還原產物全是NO，向所得溶液中加入物質的量濃度為3 mol/L NaOH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5.1 g，則下列有關敘述正確的是（　　）

• A． 開始加入合金的質量可能為3.0 g
• B． 參加反應的硝酸的物質的量是0.1 mol
• C． 完全生成沉淀時消耗NaOH溶液的體積為100 mL
• D． 溶解合金時收集到NO氣體的體積為2.24 L

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5.1g，則氫氧化鎂和氫氧化銅含有氫氧根的質量為5.1g，氫氧根的物質的量為$\frac{5.1g}{17g/mol}$=0.3mol，根據電子轉移守恒，則鎂和銅的總的物質的量為0.15mol，
A．根據電子注意計算金屬總物質的量，金屬的總質量與金屬的含量有關，假定全為鎂、全為銅計算確定金屬的質量范圍；
B．根據方程式可知參加反應的n_反應（HNO₃）=$\frac{8}{3}$n（金屬）；
C．n（NaOH）=n（OH^-），根據V=$\frac{n}{c}$計算加入的氫氧溶液的體積；
D．根據電子轉移守恒計算n（NO），然后計算出標況下一氧化氮的體積．

解答 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5.1g，則氫氧化鎂和氫氧化銅含有氫氧根的質量為5.1g，氫氧根的物質的量為$\frac{5.1g}{17g/mol}$=0.3mol，根據電子轉移守恒，則鎂和銅的總的物質的量為0.15mol，
A．根據反應方程式Mg（NO₃）₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaNO₃、Cu（NO₃）₂+2NaOH=Cu（OH）₂↓+2NaNO₃可知，鎂和銅的總的物質的量為銅離子物質的量的一半，即：$\frac{0.3mol}{2}$=0.15mol，假定全為鎂，金屬質量為0.15mol×24g/mol=3.6g，若全為銅，金屬質量為：0.15mol×64g/mol=9.6g，所以參加反應的金屬的總質量（m）范圍為：3.6g＜m＜9.6g，則金屬質量不可能為3.0g，故A錯誤；
B．根據方程式可知參加反應的n_反應（HNO₃）=$\frac{8}{3}$n（金屬）=$\frac{8}{3}$×0.15mol=0.4mol，故B錯誤；
C．反應消耗氫氧化鈉的物質的量為：n（NaOH）=n（OH^-）=0.3mol，則加入的氫氧化鈉溶液的體積為：V=$\frac{0.3mol}{3mol/L}$=0.1L=100mL，故C正確；
D．金屬的物質的量為0.15mol，完全反應失去0.15mol×2=0.3mol電子，根據電子轉移守恒，生成一氧化氮的物質的量為：n（NO）=$\frac{0.3mol}{5-2}$=0.1mol，在標準狀況下0.1molNO的體積為2.24L，故D錯誤；
故選C．

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，側重于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的考查，是一道考查能力的好題，難度中等．