Question

非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题。

(1)若D为硫酸，则B的化学式是______。

(2)若D为硝酸，则C的颜色为______；C转化为B的反应方程式为____________。

(3)欲分离硫酸和硝酸的混合溶液，可采取的分离方法是______。

(4)有一硫酸和硝酸的混合溶液，取出100mL加入足量BaCl₂溶液，过滤，洗涤，烘干后得到93.2g沉淀：滤液与4mol/LNaOH溶液反应，消耗400mLNaOH溶液时恰好完全中和。计算可得：

①混合溶液中硝酸的物质的量浓度为______；

②另取100mL原混合溶液稀释至200mL，成为稀酸，加入44.8g铜粉共热，收集到的气体在标准状况下的体积为______。

Answer

SO2 红棕色 3NO2+H2O=2HNO3+NO (减压)蒸馏 8mol/L 8.96L

【解析】

非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，则A是氮气或单质硫，据此解答。

（4）①硫酸与硝酸的混合溶液，取出100mL加入足量BaCl2溶液，生成硫酸钡沉淀，根据硫酸钡的物质的量计算硫酸的物质的量；滤液中氢离子物质的量不变，与NaOH溶液恰好完全中和，结合氢离子与氢氧根的物质的量相等计算硫酸、硝酸的物质的量浓度；

②发生反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，先判断过量情况，然后根据不足量计算。

（1）若D为硫酸，则A是单质硫，B是二氧化硫，C是三氧化硫，二氧化硫的化学式是SO2。

（2）若D为硝酸，则A是氮气，B是NO，C是NO2，NO2的颜色为红棕色，二氧化氮溶于水生成硝酸和NO，反应方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO。

（3）硝酸和硫酸的沸点不同，需要蒸馏分离。但由于硝酸受热易分解，所以欲分离硫酸和硝酸的混合溶液，可采取的分离方法是(减压)蒸馏。

（4）①硫酸与硝酸的混合溶液，取出100mL加入足量BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干后得到93.2g的沉淀为硫酸钡，硫酸根守恒故n（H2SO4）=n（BaSO4）=93.2g÷233g/mol=0.4mol；滤液中氢离子物质的量不变，与4mol•L-1NaOH溶液反应，用去40mL碱液时恰好完全中和，酸与氢氧化钠恰好反应，故n（HNO3）+2n（H2SO4）=n（NaOH），即n（HNO3）+2×0.4mol=0.4L×4mol/L，解得n（HNO3）=0.8mol，故原溶液中c（HNO3）=0.8mol÷0.1L=8mol/L；

（2）44.8gCu的物质的量为44.8g÷64g/mol=0.7mol，溶液中H+离子的物质的量为1.6mol，溶液中含有NO3-的物质的量为：0.1L×8mol/L=0.8mol，发生反为：

3Cu+8H++2NO3-＝3Cu2++2NO↑+4H2O

3mol 8mol 2mol 44.8L

0.7mol 1.6mol 0.8mol V

1.6molH+完全反应消耗0.4molNO3-、0.6molCu，显然H+不足，所以生成NO的体积按照氢离子的物质的量计算，则V＝1.6mol×44.8L/8mol＝8.96 L。