Question

将32.64g铜与150mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解后，产生的NO和NO₂混合气体在标准状况下的体积为11.2L．（假定反应前后溶液体积不变，也不考虑N₂O₄的存在．）试计算：
（1）反应后，溶液中硝酸铜物质的量浓度为多少？
（2）混合气体中NO的体积为多少？
（3）若将混合气体经水洗后，体积变为多少？

Answer

（1）根据n=计算32.64g铜的物质的量，反应生成Cu（NO3）2，根据铜原子守恒计算n[Cu（NO3）2]，再根据c=计算；
（2）根据n=计算混合气体的物质的量，令混合气体中NO和NO2物质的量分别为xmol、ymol，利用电子转移守恒、二者物质的量之和列方程，据此计算x、y的值，再根据v=nVm计算NO的体积；
（3）将混合气体经水洗，发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，结合（2）计算NO2物质的量，利用差量法计算反应后减少的体积，据此解答．
【解析】
（1）32.64g铜的物质的量为=0.51mol，反应生成Cu（NO3）2，根据铜原子守恒可知n[Cu（NO3）2]=n（Cu）=0.51mol，故反应后，溶液中硝酸铜物质的量浓度为=3.4mol/L，
答：反应后，溶液中硝酸铜物质的量浓度为3.4mol/L；
（2）11.2L混合气体的物质的量为=0.5mol，令混合气体中NO和NO2物质的量分别为xmol、ymol，
由电子转移守恒有：3x+y=0.51×2，
由二者物质的量之和：x+y=0.5
联立方程，解得x=0.26，y=0.24，
故NO的体积为0.26mol×22.4L/mol=5.824L，
答：NO的体积为5.824L，
（3）将混合气体经水洗，令混合气体体积减少为VL，则：
3NO2+H2O=2HNO3+NO，体积减少△V
3mol               44.8L
0.24mol            VL
所以3mol：0.24mol=44.8L：VL，
解得V=3.584，
故混合气体经水洗后，体积变为11.2L-3.584L=7.616L，
答：混合气体经水洗后，体积变为7.616L．