Question

将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO₂混合气体在标准状况下的体积为11.2L。请回答：

（1）NO和NO₂的体积分别为多少？

（2）待产生的气体全部释放后，向溶液加入V mL amol·L^－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu^2＋全部转化成沉淀，求原硝酸溶液的浓度。

（3）欲使生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO₃，至少需要30%的双氧水多少克？

Answer

（1） 5.824 L 5.376 L

（2） c=（10-3 va +0.5）/0.14 mol/L （3） m=57.8 g

【解析】

试题分析：（1）铜的物质的量是32.64g÷64g/mol＝0.51mol，失去电子的物质的量是0.51mol×2＝1.02mol。混合气体的物质的量是11.2L÷22.4L/mol＝0.5mol，设混合气体中NO和NO2的物质的量分别是xmol和ymol，则x＋y＝0.5、3x＋y＝1.02，解得x＝0.26，y＝0.24，所以标准状况下NO和NO2的体积分别是0.26mol×22.4L/mol＝5.824L，0.24mol×22.4L/mol＝5.376L；

（2）铜离子完全沉淀后所得溶液是硝酸钠，根据原子守恒可知硝酸钠的物质的量是0.001Vamol，根据氮元素守恒可知参加反应的硝酸的物质的量是0.001Vamol＋0.5mol，所以硝酸的浓度是（0.001Vamol＋0.5mol）÷0.14L＝（10-3 va +0.5）/0.14 mol/L；

（3）欲使生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，则混合气体失去电子的物质的量就是铜失去电子的物质的量，为1.02mol。根据电子得失守恒可知消耗双氧水的物质的量是1.02mol÷2＝0.51mol，质量是0.51mol×34g/mol＝17.34g，则至少需要30%的双氧水质量是17.34g÷30%＝57.8 g。

【考点定位】考查铜与硝酸反应的有关计算

【名师点晴】灵活应用守恒法是解答的关键，许多有关化学反应的计算，如果能够巧妙地运用守恒规律可以达到快速解题的目的，常见的守恒关系有：①反应前后元素种类和某种原子总数不变的原子守恒；②电解质溶液中的电荷守恒；③氧化还原反应中得失电子数守恒、原电池或电解池中两极通过的电子总数相等；④从守恒思想出发还可延伸出多步反应中的关系式，运用关系式法等计算技巧巧妙解题。