Question

向38.4g銅片中加入某濃度的硝酸150mL，在加熱條件下反應，待銅片全部溶解后，收集到氣體22.4L（標準狀況下），求：
（1）NO、NO₂的體積各為多少？
（2）待反應產(chǎn)生的氣體完全釋放后，向溶液中加入V ml a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度是多少？
（3）欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉(zhuǎn)化為NaNO₃，至少需要30%的雙氧水多少克？

Answer 1

分析：（1）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)此計算x、y的值，再根據(jù)v=nV_m計算NO、NO₂的體積；
（2）向反應后溶液中加入NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化成沉淀，此時溶液中溶質(zhì)為NaNO₃，由鈉離子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH），根據(jù)氮原子守恒可知n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO），再根據(jù)c=

n

V

計算；
（3）一氧化氮和二氧化氮變成硝酸鈉需要失去電子總數(shù)等于銅與硝酸反應時失去電子數(shù)，也等于過氧化氫得到的電子數(shù)，以此計算需要雙氧水的質(zhì)量．

解答：解：n（Cu）=

38.4g

64g/mol

=0.6mol，n（氣體）=

22.4L

22.4L/mol

=1mol，
（1）令混合氣體中NO和NO₂物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則

x+y=1 3x+y=0.6×2

，解得x=0.2，y=0.8，
則NO的體積為0.2mol×22.4mol/L=4.48L，NO₂的體積為0.8mol×22.4L/mol=17.92L，
答：NO、NO₂的體積各為4.48L、17.92L；
（2）向反應后溶液中加入NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉(zhuǎn)化成沉淀，此時溶液中溶質(zhì)為NaNO₃，由鈉離子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH）=V×0.001L×amol/L=Va×10^-3mol，根據(jù)氮原子守恒可知n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO）=Va×10^-3mol+1mol，故原有硝酸的物質(zhì)的量濃度為

Va×10-3mol+1mol

0.15L

=

0.1Va+100

15

mol/L，
答：原硝酸溶液的濃度是

0.1Va+100

15

mol/L；
（3）設需過氧化氫xmol，由電子守恒可知0.6mol×2=xmol×2×（2-1），解得x=0.6mol，其質(zhì)量為0.6mol×34g/mol=20.4g，則需要30%的雙氧水為

20.4g

30%

=68g，
答：需要30%的雙氧水68g．

點評：本題考查化學反應方程式的計算，明確銅與硝酸反應中的原子守恒及電子守恒是解答本題的關鍵，注意體會守恒法在計算中的重要應用，題目難度中等．