Question

现取25.6g Cu与200ml某浓度的浓HNO₃反应，当铜完全溶解后，收集到产生的NO和NO₂混合气体在标准状况下的体积共11.2L，则：

（1）NO₂的体积为 __________ L。

（2）反应中消耗HNO₃的物质的量为 ____________mol。

（3）将盛有NO和NO₂混合气体的容器倒扣在水中，容器内液面上升， 再通入标准状况下一定体积的O₂，恰好使气体完全溶解，则通入O₂的 体积是__________L。

（4）向溶液中加入500ml、4mol•L^-1NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化为沉淀，则原硝酸溶液的浓度为__________ mol•L^-1。

Answer

7.84 1.9 4.48 12.5

【解析】铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO2和H2O，与稀硝酸反应酸性硝酸铜、NO和H2O，依据原子守恒和电子得失守恒结合有关的化学反应分析计算。

铜与浓硝酸反应的化学方程式为：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，铜与稀硝酸反应的化学方程式为：3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+NO↑+4H2O。设生成的NO的物质的量为xmol，NO2的物质的量为ymol，反应中铜失去的电子总数等于硝酸得到的电子总数则

Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

1 4 2

0.5y 2y y

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+NO↑+4H2O

3 8 1

3x 8x x

x+y=0.5、3×x+y×1=25.6g/64g/mol×2

解得x=0.15mol y=0.35mol

（1）NO2的体积为：0.35mol×22.4mol/L=7.84L；（2）反应中消耗HNO3的物质的量为：2y+8x=2×0.35mol+8×0.15mol=1.9mol；（3）设需要氧气的体积为V，由题意可知，两个反应过程中硝酸根物质的量不变，铜失去的电子全部被氧气得到，依据电子守恒规律得：

25.6g/64g/mol×2=V/22.4L/mol×4，解得：V=4.48L；（4）向溶液中加入500ml、4mol/LNaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀，反应后的溶质为硝酸钠，则硝酸钠的物质的量为：0.5L×4mol/L=2mol，依据氮原子个数守恒得硝酸的物质的量=n（NaNO3）+n（NO2+NO）=2mol+0.5mol=2.5mol，硝酸的物质的量浓度为：2.5mol÷0.2L=12.5mol/L。