Question

12．3.2g Cu與過量硝酸（a mol•L^-1，30mL）充分反應(yīng)．硝酸的還原產(chǎn)物只有NO₂、NO．反應(yīng)后溶液中含H⁺為0.1mol．
（1）此時溶液中所含NO₃^-為0.2mol．
（2）求生成的氣體中NO₂和NO的物質(zhì)的量（用含有a的式子表示）．
（3）用NaOH溶液吸收產(chǎn)生的氣體，原理為：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O．
若生成的混合氣體能被NaOH完全吸收，試討論a的取值范圍．

Answer 1

分析 （1）將3.2g即0.05mol銅粉與過量硝酸（amol/L，30mL），充分反應(yīng)，根據(jù)Cu元素守恒，生成硝酸銅是0.05mol，顯示酸性的硝酸的量0.1mol，硝酸根離子為0.1mol，反應(yīng)后溶液中含H⁺為0.1mol，所以剩余硝酸是0.1mol，此部分硝酸根離子是0.1mol；
（2）結(jié)合電子守恒和N元素守恒計算生成的氣體中NO₂和NO的物質(zhì)的量；
（3）由方程式可知，只有NO₂，氣體能完全被吸收，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，此時a的值最大，氣體為NO和NO₂，二者按1：1可以被完全吸收，故氣體完全被吸收，應(yīng)滿足n（NO₂）≥n（NO），結(jié)合（2）中的表達式計算．

解答 解：（1）將3.2g即0.05mol銅粉與過量硝酸（amol/L，30mL），充分反應(yīng)，根據(jù)Cu元素守恒，生成硝酸銅是0.05mol，顯示酸性的硝酸的量0.1mol，硝酸根離子為0.1mol，反應(yīng)后溶液中含H⁺為0.1mol，所以剩余硝酸是0.1mol，此部分硝酸根離子是0.1mol，所以此時溶液中所含NO₃^-的物質(zhì)的量是0.1mol+0.1mol=0.2mol，
故答案為：0.2；
（2）3.2g即0.05mol銅粉失去電子的物質(zhì)的量：0.05mol（2-0）=0.1mol，反應(yīng)后溶液中含H⁺為0.1mol，所以剩余硝酸是0.1mol，消耗的硝酸是（0.03a-0.1）mol，設(shè)生成的NO₂和NO的物質(zhì)的量分別是x、y，根據(jù)Cu元素守恒，生成硝酸銅是0.05mol，此部分硝酸根離子是0.1mol，剩余硝酸是0.1mol，根據(jù)N元素守恒：x+y+0.1=（0.03a-0.1）mol，根據(jù)電子守恒：0.1mol=x+3y，聯(lián)立方程式，解得x=（0.045a-0.35）mol，y=0.015（10-a）mol，
答：生成的NO₂和NO的物質(zhì)的量分別是：（0.045a-0.35）mol，0.015（10-a）mol；
（3）如硝酸全部被還原為NO₂，由轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等可知，生成的NO₂物質(zhì)的量為n（NO₂）=2n（Cu）=2×0.05mol=0.1mol，則0.045a-0.35=0.1，解得a=10，由于為混合氣體，故a＜10，如生成NO和NO₂，氣體完全被吸收，則由反應(yīng)2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O可知，應(yīng)滿足n（NO₂）≥n（NO），即：（0.045a-0.35）mol≥0.015（10-a）mol，解得a≥8.3，所以得到a的取值范圍：8.3≤a＜10，
答：取值范圍為8.3≤a＜10．

點評 本題考查混合物計算、根據(jù)方程式計算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，判斷氣體完全吸收滿足的條件是關(guān)鍵，屬于字母型計算，增大計算難度，為易錯題目，難度中等．