Question

（本题共14分）某课外兴趣小组成员为研究金属铜与强酸的反应，将9.6克铜粉分为三等份，进行了如下一些实验，请完成有关计算。

54．取其中一份与100mL一定浓度的硝酸反应，待固体完全溶解，产生的一氧化氮和二氧化氮混合气体在标准状况下的体积为0.896L。然后将剩余溶液稀释至1000mL，测得pH＝0。请计算：生成的混合气体中一氧化氮的体积分数为______、反应前硝酸的物质的量浓度是__________。

55．再取另一份铜粉投入100mLpH＝0的硫酸和硝酸混合液中，微热使反应充分完成后，生成一氧化氮气体448mL（标准状况）。求反应前混合溶液中所含硫酸的物质的量是多少？（写出计算过程）

56．用NaOH溶液吸收氮氧化物是防止NOx污染的一种方法。

原理为：2NO₂＋2NaOH→NaNO₃＋NaNO₂＋H₂O，NO＋NO₂＋2NaOH→2NaNO₂＋H₂O

取最后一份铜粉溶于a mol/L过量的硝酸溶液30.0 ml中，假设硝酸的还原产物只有一氧化氮和二氧化氮。待反应结束后，将所剩溶液加水稀释至1000 m L，测得c(NO₃^－)＝0.200 mol/L。若反应所生成的混合气体能被NaOH溶液完全吸收，试讨论a的取值范围。

Answer

54．0.75（3分）；11.4mol/L（3分） 55．0.04 mol（4分） 56．8.3≤ a＜10(4分)

【解析】

试题分析：54、9.6g铜的物质的量的是9.6g÷64g/mol＝0.15mol，每一份中生成硝酸铜0.05mol，剩余硝酸的物质的量是1L×1mol/L＝1mol。被还原硝酸的物质的量是0.896L÷22.4L/mol＝0.04mol，则反应前硝酸的物质的量是0.05mol×2+1mol+0.04mol＝1.14mol，所以反应前硝酸的浓度是1.14mol÷0.1L＝11.4mol/L。每一份中铜失去电子的物质的量是0.05mol×2＝0.1mol，设生成的混合气体中一氧化氮的物质的量是xmol、NO2是ymolk，则x+y＝0.04、3x+y＝0.1，解得x＝0.03mol、y＝0.01mol，则生成的混合气体中一氧化氮的体积分数为。

55、NO的物质的量是0.448L÷22.4L/mol＝0.02mol，投入的铜是0.05mol，根据方程式3Cu＋8H＋＋2NO3－＝3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知铜完全反应需要氢离子的物质的量是，溶液中氢离子是0.1L×1.0mol/L＝0.1mol，这说明氢离子不足，铜过量，硝酸完全反应。根据氮原子守恒可知硝酸的物质的量是0.02mol，所以原溶液中硫酸的物质的量是。

56、根据方程式可知如果全部生成NO2，则可以完全被氢氧化钠溶液吸收，则根据电子守恒可知生成NO2的物质的量为0.1mol，因此0.03a－0.2＝0.1，解得a=10；如生成NO和NO2，则根据方程式可知气体要完全被吸收，必须满足NO2的物质的量大于或等于NO的物质的量。假设混合气体中NO2和NO的物质的量分别是xmol、ymol，每一份中铜失去电子的物质的量是0.1mol，所以根据电子得失守恒可知x+3y＝0.1，根据N原子守恒可知x+y=0.03a－0.2，解得x=0.045a－0.35，y＝0.15－0.015a。则有(0.045a－0.35)≥(0.15－0.015a)解得a≥8.3，所以a的取值范围是8.3≤ a＜10。

考点：考查铜与硝酸反应的有关计算