Question

在50mL a mol·L^-1的硝酸溶液中，加入6.4g Cu，全部溶解，假设硝酸的还原产物只有NO₂和NO，将反应后溶液用蒸馏水稀释至100mL时测得c(NO₃^-)=3 mol·L^-1。

（1）求稀释后的溶液的pH          。

（2）若生成的气体中NO₂的物质的量为0.125 mol，则a=            

（3）治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反应原理如下：

NO₂+NO+2NaOH→2NaNO₂+H₂O       2NO₂+2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O

若将上述的NO₂和NO的混合气体通入2mol·L^-1的NaOH恰好被吸收，求NaOH溶液的体积为       mL。生成的NaNO₂为            mol。

（4）治理氮氧化物污染的另一种方法，可用氨氧混合气进行选择性催化还原处理。其主要反应原理如下：

4NO + 4NH₃ + O₂4N₂ + 6H₂O   6NO₂ + 8NH₃7N₂ + 12H₂O

某硝酸厂排放的尾气中氮氧化合物的含量为2490mg/m³（体积已折算至标准状况），其中NO与NO₂物质的量比为4∶1。设尾气中氮氧化物与氨氧混合气恰好完全反应。

①氨氧混合气的平均相对分子质量为            （精确到0.01）。

②要处理5m³的尾气，需要氨氧混合气的体积为             L。

Answer

（1）0  (2分)

（2）a=   9   (2分)

（3）75  mL(2分)   0.1   mol(2分)

（4）①___19.37 _（精确到0.01）。(3分)     ②10.64L。(3分)

【解析】

试题分析：（1）6.4g Cu的物质的量为6.4/64=0.1mol，所以溶液n（Cu2+）=n（Cu）=0.1mol，溶液中c（NO3-）=c（H+）+2c（Cu2+），所以溶液中c（H+）=2c（Cu2+）-c（NO3-）=0.1/0.05×2-3mol/L=1mol/L，所以入PH=-lg1=0，故答案为：0．

（2）根据N元素守恒，可知n（NO2）+n（NO）=n硝酸溶液（HNO3）-n反应后溶液（NO3-）=0.05amol-0.1L×3mol/L=0.125mol+n（NO），根据电子守恒0.1×2=0.125+3n（NO）；n（NO）=0.025mol; a=9。

（3）反应后为NaNO2、NaNO3混合溶液，根据N元素守恒可知，n（NaNO2）+n（NaNO3）=n（NO2）+n（NO）=0.15mol，根据钠元素守恒可知，n（NaOH）=n（NaNO2）+n（NaNO3）=0.15mol，NaOH溶液的体积为.15mol/2mol/L=0.075L=75mL。因为n（NO2）=0.125mol，n（NO）=0.025mol，按方程式（1）反应后剩余n（NO2）-（NO）=0.125mol-0.025mol=0.1mol,生成NaNO20.05mol,则剩余的二氧化氮发生了第（2）个反应，生成NaNO2和NaNO3分别为0.05mol,两步反应中共生成NaNO2就为0.1mol。

（4）①设1m3尾气中NO2的物质的量为x，则NO的物质的量为4x，4xmol×30g/mol+46xg=2.49g，x=0.015mol，所以1m3尾气中NO2的物质的量为0.015mol，则NO的物质的量为0.06mol，根据4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O 知，0.06molNO需要0.06molNH3，0.015molO2，根据方程式 6NO2+8NH3=7N2+12H2O知，0.015molNO2需要0.02molNH3，所以氨氧混合气体的平均摩尔质量=19.37g/mol，所以其相对分子质量为19.37，故答案为：19.37；②处理1m3尾气需要氨氧混合物的体积：

（0.06+0.02+0.015）mol×22.4L/mol=2.128L，则要处理5m3的尾气，需要氨氧混合气的体积为=2.128L×5=10.64L，故答案为：10.64L；

考点：本题考查了氧化还原反应计算、溶液PH计算、根据方程式计算等，难度中等，注意守恒思想在氧化还原反应计算中的运用。