Question

將51.2 g銅恰好完全溶于V mL 10 mol/L硝酸中得到硝酸銅溶液，收集到氮的氧化物（含NO、NO₂、N₂O₄）的混合物共17.92 L（標準狀況），這些氣體恰好能被500 mL
2.0 mol/L NaOH溶液完全吸收，得到500 mL（假設吸收氣體后溶液體積不變）鈉鹽溶液。
發生的反應有：          N₂O₄2NO₂
NO+NO₂+2NaOH＝2NaNO₂+H₂O
2NO₂+2NaOH＝NaNO₂+NaNO₃+H₂O
通過計算回答下列問題：
（1）硝酸銅溶液中硝酸銅的物質的量為________________，V＝________。
（2）上述鈉鹽溶液中硝酸鈉的物質的量濃度為______________________。
（3）向上述硝酸銅溶液中加入足量的稀硫酸，再加入足量銅粉，有W g銅完全溶解，將收集到的氣體（只有NO生成）全部收集于一試管中，并將充滿該氣體的試管倒立于盛水的水槽里，再向試管里充入一定量的氧氣，最終恰好使溶液充滿試管。
①W＝______________。②通入的氧氣在標況下的體積為______________。

Answer 1

（8分）（1）0.8 mol（2分），260（2分）       （2）0.4 mol/L（2分）
（3）①153.6（1分）②26.88 L（1分）

解析試題分析：（1）銅的物質的量是51.2g÷64g/mol＝0.8mol
則根據銅原子守恒可知，硝酸銅溶液中硝酸銅的物質的量為0.8mol
氫氧化鈉的物質的量是0.5L×2mol/L＝1mol
則硝酸鈉和亞硝酸鈉的化學式可知
被還原的硝酸的物質的量是1mol
所以根據氮原子守恒可知硝酸的物質的量是0.8mol×2＋1mol＝2.6mol
則V＝1.6mol÷10mol/L＝0.26L＝260ml
（2）設NO、NO₂、N₂O₄的物質的量分別是a、b、c
混合氣體的物質的量是17.92L÷22.4L/mol＝0.8mol
則a＋b＋c＝0.8mol
根據電子得失守恒可知3a＋b＋2c＝1.6mol
根據鈉離子守恒可知a＋b＋2c＝1mol
解得a＝0.3mol、b＝0.3mol、c＝0.2mol
則混合氣相當于是0.3mol的NO和0.7molNO₂
根據方程式NO+NO₂+2NaOH＝2NaNO₂+H₂O、2NO₂+2NaOH＝NaNO₂+NaNO₃+H₂O可知
生成的硝酸鈉是0.2mol、亞硝酸鈉是0.8mol
所以上述鈉鹽溶液中硝酸鈉的物質的量濃度為0.2mol÷0.5L＝0.4 mol/L
（3）溶液中NO₃^－的物質的量是1.6mol
則根據方程式8H^＋＋2NO₃^－＋3Cu=2NO＋3Cu^2＋＋4H₂O可知
消耗銅的物質的量是2.4mol
質量是2.4mol×64g/mol＝153.6g
由于最終恰好使溶液充滿試管，這說明生成的NO又恰好生成硝酸，則根據電子的得失守恒可知，需要氧氣的物質的量是（2.4mol×2）÷4＝1.2mol
在標準狀況下的體積是1.2mol×22.4L/mol＝26.88 L
考點：考查金屬銅和硝酸反應的有關計算
點評：該題綜合性強，對學生的要求高。該題的關鍵是在明確反應原理的基礎上，靈活運用各種守恒法，即質量守恒定律、原子守恒、電荷守恒以及電子的得失守恒等，有利于培養學生的邏輯推理能力，提高學生的應試能力和學科素養。