Question

將28.8g銅投入100mL濃硝酸中，最后銅有剩余，其NO₃^-離子物質(zhì)的量變化如圖所示，請回答下列問題：
（1）開始反應(yīng)時濃硝酸的物質(zhì)的量濃度為

 

mol/L．
（2）銅與濃硝酸反應(yīng)生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積（不考慮NO₂與N₂O₄的平衡）為

 

L．
（3）硝酸完全反應(yīng)后消耗銅的物質(zhì)的量n（Cu）是

 

mol．
（4）應(yīng)再往此反應(yīng)體系中滴加

 

mL 2mol/L的硫酸才能使剩余的銅恰好完全溶解．已知此過程中NO₃^-的還原產(chǎn)物為NO．
（5）a g銅全部溶于一定量的濃硝酸中，測得生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積（不考慮NO₂與N₂O₄的平衡）為b L，為消除污染，將生成的氣體通入NaOH溶液中，氣體被完全吸收．
已知：NO+NO₂+2NaOH→2NaNO₂+H₂O 2NO₂+2NaOH→NaNO₃+NaNO₂+H₂O
如果NO、NO₂混合氣體用NO_x表示，被NaOH溶液完全吸收時，x的取值范圍

 

；生成NaNO₂的物質(zhì)的量是

 

mol；NaNO₃的物質(zhì)的量是

 

mol．
（6）在常溫下，把NO氣體壓縮到1.01×10⁷Pa，再加熱到50℃，發(fā)現(xiàn)氣體的壓強(qiáng)迅速下降，壓強(qiáng)降至略小于原壓強(qiáng)的

2

3

，然后壓強(qiáng)就不再改變．已知其中一種產(chǎn)物為N₂O，則上述變化的化學(xué)方程式為

 

，

 

．氣體的平均摩爾質(zhì)量為M，則M的取值范圍應(yīng)該是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）根據(jù)開始時硝酸根的物質(zhì)的量計算硝酸的濃度；
（2）利用氮元素守恒計算氣體的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nV_m計算二氧化氮的體積；
（3）反應(yīng)結(jié)束，溶液中溶質(zhì)為硝酸銅，根據(jù)硝酸根計算消耗n（Cu）；
（4）發(fā)生反應(yīng)：3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，據(jù)此計算消耗硫酸的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算需要硫酸的體積；
（5）由方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O可知，NO單獨(dú)不能被吸收，NO和NO₂混合氣體被NaOH溶液被完全吸收，滿足n（NO₂）：n（NO）≥1，當(dāng)n（NO₂）：n（NO）=1時x值最小，計算x的最小值，因?yàn)榛煊蠳O，所以x最大值＜2，據(jù)此確定x取值范圍；
縱觀整個過程，Cu失去的電子等于硝酸生成亞硝酸鈉時獲得的電子，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算n（NaNO₂），根據(jù)N元素守恒計算n（NaNO₃）；
（6）在常溫下，把NO氣體壓縮到1.01×10⁷Pa，再加熱到50℃，發(fā)現(xiàn)氣體的壓強(qiáng)迅速下降，壓強(qiáng)降至略小于原壓強(qiáng)的

2

3

，然后壓強(qiáng)就不再改變．已知其中一種產(chǎn)物為N₂O，依據(jù)原子個數(shù)守恒可知該反應(yīng)為：3NO=N₂O十NO₂，因?yàn)榇嬖?NO₂N₂O₄，即生成的NO₂又雙聚成N₂O₄，導(dǎo)致氣體分子數(shù)減少，壓強(qiáng)降至略小于原壓強(qiáng)的

2

3

；
若只發(fā)生反應(yīng)：3NO=N₂O十NO₂，氣體的平均摩爾質(zhì)量最小，若二氧化氮完全轉(zhuǎn)化為四氧化二氮時，氣體的平均摩爾質(zhì)量最大，據(jù)此計算解答．

解答： 解：（1）由圖可知，開始時n（NO₃^-）=1.0mol，則n（HNO₃）=n（NO₃^-）=1.0mol，則c（HNO₃）=

1.0mol

0.1L

=10mol/L，故答案為：10；
（2）由圖可知，反應(yīng)結(jié)束時，溶液中NO₃^-為0.6mol，根據(jù)氮元素守恒，生成氣體的物質(zhì)的量為1.0mol-0.6mol=0.4mol，標(biāo)況下二氧化氮的體積為0.4mol×22.4L/mol=8.96L，故答案為：8.96；
（3）溶液中溶質(zhì)為硝酸銅，由圖可知，反應(yīng)結(jié)束時，溶液中NO₃^-為0.6mol，故消耗n（Cu）=n（硝酸銅）=

0.6mol

2

=0.3mol，故答案為：0.3；
（4）28.8g銅的物質(zhì)的量為

28.8g

64g/mol

=0.45mol，故剩余Cu為0.45mol-0.3mol=0.15mol，
 3  Cu+2  NO₃^-+8  H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
  3       2       8
0.15mol          n（H⁺）
則n（H⁺）=

0.15mol×8

3

=0.4mol，故n（H₂SO₄）=0.2mol，則需要硫酸體積為

0.2mol

2mol/L

=0.1L=100mL，
故答案為：100；
（5）由方程式可知，NO單獨(dú)不能被吸收，NO和NO₂混合氣體被NaOH溶液被完全吸收，滿足n（NO₂）：n（NO）≥1，當(dāng)n（NO₂）：n（NO）=1時x值最小，x最小值為

2+1

2

=1.5，因?yàn)榛煊蠳O，所以x最大值＜2，故x的取值范圍為1.5≤x＜2；
縱觀整個過程，Cu失去的電子等于硝酸生成亞硝酸鈉時獲得的電子，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，n（NaNO₂）=n（Cu）=

ag

64g/mol

=

a

64

mol，根據(jù)N元素守恒，可知n（NaNO₃）=n（氣體）=

bL

22.4L/mol

-

a

64

mol=（

b

22.4

-

a

64

）mol，
故答案為：1.5≤x＜2；

a

64

；（

b

22.4

-

a

64

）；
（6）在常溫下，把NO氣體壓縮到1.01×10⁷Pa，再加熱到50℃，發(fā)現(xiàn)氣體的壓強(qiáng)迅速下降，壓強(qiáng)降至略小于原壓強(qiáng)的

2

3

，然后壓強(qiáng)就不再改變．已知其中一種產(chǎn)物為N₂O，依據(jù)原子個數(shù)守恒可知該反應(yīng)為：3NO=N₂O十NO₂，因?yàn)榇嬖?NO₂N₂O₄，即生成的NO₂又雙聚成N₂O₄，導(dǎo)致氣體分子數(shù)減少，壓強(qiáng)降至略小于原壓強(qiáng)的

2

3

，
若只發(fā)生反應(yīng)：3NO=N₂O十NO₂，氣體的平均摩爾質(zhì)量最小，此時M=

3×30g/mol

2

=45g/mol，
若二氧化氮完全轉(zhuǎn)化為四氧化二氮時，氣體的平均摩爾質(zhì)量最大，1molNO₂得到0.5molN₂O₄，
則此時M=

1mol×44g/mol+0.5mol×92g/mol

1mol+0.5mol

=60g/mol，
綜上分析，可知45g/mol＜M＜60g/mol，
故答案為：3NO=N₂O十NO₂；2NO₂N₂O₄；45g/mol＜M＜60g/mol．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)計算，屬于拼合型題目，涉及守恒法、極限法的運(yùn)用等，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度較大．