Question

現(xiàn)12.8g銅片與50mL某濃度的硝酸恰好完全反應(yīng)，生成硝酸銅和NO、NO₂混合氣體，且收集到的混合氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48L； 請計(jì)算：
（1）求原硝酸的物質(zhì)的量濃度．
（2）收集的氣體中各成分的物質(zhì)的量各為多少？
（3）若將收集著氣體的集氣瓶倒立于足量水中，通入多少升標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂，可以使集氣瓶中充滿溶液？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)n=

m

M

計(jì)算12.8質(zhì)的量，反應(yīng)生成Cu（NO₃）₂，根據(jù)銅原子守恒計(jì)算n[Cu（NO₃）₂]，根據(jù)氮元素守恒中消耗HNO₃的物質(zhì)的量為2n（Cu（NO₃）₂）+n（NO）+n（NO₂），再根據(jù)c=

n

V

計(jì)算；
（2）根據(jù)n=

V

Vm

計(jì)算混合氣體的物質(zhì)的量，令混合氣體中NO和NO₂物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，利用電子轉(zhuǎn)移守恒、二者物質(zhì)的量之和列方程，據(jù)此計(jì)算x、y的值；
（3）將收集上述氣體的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中緩慢通入O₂，使其充分反應(yīng)，若要使水恰好充滿容器，則NO₂、NO與氧氣和水完全反應(yīng)生成硝酸，由此可得出硝酸與銅反應(yīng)得到電子的物質(zhì)的量應(yīng)等于氧氣氧化NO₂、NO生成硝酸得到電子的物質(zhì)的量，等于銅失去電子的物質(zhì)的量，據(jù)此解答．

解答：解：（1）n（Cu）=

12.8g

64g/mol

=0.2mol，反應(yīng)后生成Cu（NO₃）₂、NO和NO₂，且NO和NO₂的物質(zhì)的量總共為

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，則反應(yīng)中消耗HNO₃的物質(zhì)的量為2n（Cu（NO₃）₂）+n（NO）+n（NO₂）=2×0.2mol+0.2mol=0.6mol，所以原硝酸的物質(zhì)的量濃度為

0.6mol

0.05L

=12mol/L，
答：原硝酸的物質(zhì)的量濃度12mol/L；
（2）令混合氣體中NO和NO₂物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，
由電子轉(zhuǎn)移守恒有：3x+y=0.2×2
由二者物質(zhì)的量之和：x+y=0.2
聯(lián)立解得x=0.1，y=0.1，
答：收集的氣體中NO、NO₂的物質(zhì)的量都是0.1mol．
（3）將收集上述氣體的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中緩慢通入O₂，使其充分反應(yīng)，若要使水恰好充滿容器，則NO₂、NO與氧氣和水完全反應(yīng)生成硝酸，由此可得出硝酸與銅反應(yīng)得到電子的物質(zhì)的量應(yīng)等于氧氣氧化NO₂、NO生成硝酸得到電子的物質(zhì)的量，等于銅失去電子的物質(zhì)的量，設(shè)需通入氧氣的體積為x，
由電子守恒，可得：

x

22.4

×4=0.2×2，解得x=2.24L，
答：理論上需要通入O₂的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）是2.24L．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)方程式的計(jì)算，注意把握硝酸的性質(zhì)，解答本題的關(guān)鍵是把握氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)，氧化劑和還原劑得失電子數(shù)目相等，3）為易錯點(diǎn)，答題時注意從守恒的角度入手思考．