Question

无机化合物在化工生产和科学研究中发挥着重要的作用。根据题意完成下列计算：

(1)一定温度下，将60mLCO、CO₂与O₂的混合气体用电火花引燃，完全反应后冷却到原来温度，体积减少了10mL。将反应后的气体通过足量的NaOH(aq)，体积又减少了30mL。剩余气体可使带余烬的木条复燃。原混合气中CO的体积为___mL，CO₂的体积为___mL。

(2)标准状况下CO与CO₂混合气体的平均相对分子质量为32。将该气体完全通入盛有足量Na₂O₂的容积为2.24升的密闭容器中(忽略固体物质的体积)，引燃，完全反应后，容器内固体生成物的质量为___g。

(3)将Fe₂O₃溶于150mL稀H₂SO₄中，待Fe₂O₃完全溶解后，加入铁粉，产生气体3.36L(标准状况)，溶液中不再有Fe和Fe³⁺。已知加入的铁粉和氧化铁共19.2g，计算：

①Fe₂O₃的质量为 （_____）g；

②稀H₂SO₄物质的量浓度为（_____）。

(4)取5.64gCu(NO₃)₂无水晶体，强热使其分解，得到NO₂、O₂和2.32固体氧化物。将气体用水充分吸收后，还有气体剩余，同时得到100mL溶液。请通过计算确定所得溶液的物质的量浓度（_____）(写出计算过程)

Answer

20mL 10mL 10.6 8g c(H2SO4)≥2mol/L 0.6mol/L

【解析】

(1)根据气体体积减少的量得出混合气体中CO和CO2的体积；

(2) 设混合气体中CO为xmol，CO2为ymol，由M==32可知x:y=3:1，混合气体的物质的量为：=0.1mol，根据方程式计算生成物碳酸钠的物质的量，进一步计算其质量；

(3)①溶液中不再有Fe和Fe3+，则反应后溶液中溶质为FeSO4，生成氢气为=0.15mol， 设Fe、氧化铁的物质的量分别为xmol、ymol，则根据二者质量，可得：56x+160y=19.2，反应过程中Fe化合价由0价升高为+2价失电子，Fe3+由+3价降为+2价得电子，H+得电子生成H2，根据电子转移守恒可知Fe失电子数= Fe3+得电子数+H+得电子数，计算出氧化铁的物质的量，进一步计算其质量；

②反应后溶液中溶质为FeSO4，若H2SO4恰好完全反应，据质量守恒知计算硫酸的物质的量，代入公式计算硫酸的浓度；

(4)NO2、O2通入水中发生4NO2+O2+2H2O=HNO3，如二者恰好反应，则生成固体为CuO，气体剩余，应为氧气，由元素化合价升降总数相等可知，Cu元素化合价降低，还应生成Cu2O， 则剩余固体可能为CuO和Cu2O的混合物或Cu2O， N元素全被以NO2气体生成，通入水中发生4NO2+O2+2H2O=HNO3，根据方程式计算硝酸的物质的量，进一步求其浓度。

(1)一定温度下，将60mLCO、O2、CO2的混合气体用电火花引燃，完全反应后冷却到原来温度，体积减少了10mL，则设CO的物质的量为xmol，O2的物质的量为ymol，那么： 

2CO +O2   2CO2    体积减少ΔV 

x==20mL，y==10mL

生成的气体再通过NaOH溶液，二氧化碳被吸收，体积剩余60mL-10mL-30mL=20mL，说明燃烧中有气体剩余，剩余气体可使带余烬的木条复燃，则剩余的气体是O2，则混合气体中O2体积为20mL+10mL=30mL，CO为20mL，CO2体积为60mL-30mL-20mL=10mL；

(2)混合气体的平均摩尔质量为：M=32g/mol，设混合气体中CO为xmol，CO2为ymol，由M==32可知x:y=3:1，混合气体的物质的量为：=0.1mol，所以

n(CO)=0.075mol，n(CO2)=0.025mol，将2CO+O2=2CO2、2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2相加可得CO + Na2O2= Na2CO3，由方程式关系可知： 

CO + Na2O2 = Na2CO3

0.075mol 0.075mol

2CO2 + 2Na2O2 = 2Na2CO3 + O2

0.025mol 0.025mol

所以n(Na2CO3)=0.075mol+0.025mol=0.1mol，则完全反应后，容器内固体生成物的质量为0.1mol×106g/mol=10.6g；

(3)①溶液中不再有Fe和Fe3+，则反应后溶液中溶质为FeSO4，生成氢气为=0.15mol， 设Fe、氧化铁的物质的量分别为xmol、ymol，则根据二者质量，可得：56x+160y=19.2，反应过程中Fe化合价由0价升高为+2价失电子，Fe3+由+3价降为+2价得电子，H+得电子生成H2，根据电子转移守恒可知Fe失电子数= Fe3+得电子数+H+得电子数，则：2x=2y+0.15×2，联立方程，解得x=0.2，y=0.05，故m(Fe2O3)=0.05mol×160g/mol=8g；

②反应后溶液中溶质为FeSO4，若H2SO4恰好完全反应，据质量守恒知：n(H2SO4)=n(FeSO4)=n(Fe)+2n(Fe2O3)=0.2mol+0.05mol×2=0.3mol，则稀H2SO4物质的量浓度为=2mol/L，H2SO4有可能过量，则c(H2SO4)≥2mol/L；

(4)NO2、O2通入水中发生4NO2+O2+2H2O=HNO3，如二者恰好反应，则生成固体为CuO，气体剩余，应为氧气，由元素化合价升降总数相等可知，Cu元素化合价降低，还应生成Cu2O， 则剩余固体可能为CuO和Cu2O的混合物或Cu2O， N元素全被以NO2气体生成，通入水中发生4NO2+O2+2H2O=HNO3，n(HNO3)=n(NO2)=2n[Cu(NO3)2]= =0.06mol， 所得溶液的物质的量浓度c(HNO3)= =0.6mol/L。