Question

【題目】無機(jī)化合物在化工生產(chǎn)和科學(xué)研究中發(fā)揮著重要的作用。根據(jù)題意完成下列計(jì)算：

(1)一定溫度下，將60mLCO、CO2與O2的混合氣體用電火花引燃，完全反應(yīng)后冷卻到原來溫度，體積減少了10mL。將反應(yīng)后的氣體通過足量的NaOH(aq)，體積又減少了30mL。剩余氣體可使帶余燼的木條復(fù)燃。原混合氣中CO的體積為___mL，CO2的體積為___mL。

(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO與CO2混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為32。將該氣體完全通入盛有足量Na2O2的容積為2.24升的密閉容器中(忽略固體物質(zhì)的體積)，引燃，完全反應(yīng)后，容器內(nèi)固體生成物的質(zhì)量為___g。

(3)將Fe2O3溶于150mL稀H2SO4中，待Fe2O3完全溶解后，加入鐵粉，產(chǎn)生氣體3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，溶液中不再有Fe和Fe3+。已知加入的鐵粉和氧化鐵共19.2g，計(jì)算：

①Fe2O3的質(zhì)量為（_____）g；

②稀H2SO4物質(zhì)的量濃度為（_____）。

(4)取5.64gCu(NO3)2無水晶體，強(qiáng)熱使其分解，得到NO2、O2和2.32固體氧化物。將氣體用水充分吸收后，還有氣體剩余，同時(shí)得到100mL溶液。請通過計(jì)算確定所得溶液的物質(zhì)的量濃度（_____）(寫出計(jì)算過程)

Answer 1

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

【解析】

(1)根據(jù)氣體體積減少的量得出混合氣體中CO和CO2的體積；

(2) 設(shè)混合氣體中CO為xmol，CO2為ymol，由M==32可知x:y=3:1，混合氣體的物質(zhì)的量為：=0.1mol，根據(jù)方程式計(jì)算生成物碳酸鈉的物質(zhì)的量，進(jìn)一步計(jì)算其質(zhì)量；

(3)①溶液中不再有Fe和Fe3+，則反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為FeSO4，生成氫氣為=0.15mol，設(shè)Fe、氧化鐵的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則根據(jù)二者質(zhì)量，可得：56x+160y=19.2，反應(yīng)過程中Fe化合價(jià)由0價(jià)升高為+2價(jià)失電子，Fe3+由+3價(jià)降為+2價(jià)得電子，H+得電子生成H2，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知Fe失電子數(shù)= Fe3+得電子數(shù)+H+得電子數(shù)，計(jì)算出氧化鐵的物質(zhì)的量，進(jìn)一步計(jì)算其質(zhì)量；

②反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為FeSO4，若H2SO4恰好完全反應(yīng)，據(jù)質(zhì)量守恒知計(jì)算硫酸的物質(zhì)的量，代入公式計(jì)算硫酸的濃度；

(4)NO2、O2通入水中發(fā)生4NO2+O2+2H2O=HNO3，如二者恰好反應(yīng)，則生成固體為CuO，氣體剩余，應(yīng)為氧氣，由元素化合價(jià)升降總數(shù)相等可知，Cu元素化合價(jià)降低，還應(yīng)生成Cu2O，則剩余固體可能為CuO和Cu2O的混合物或Cu2O，N元素全被以NO2氣體生成，通入水中發(fā)生4NO2+O2+2H2O=HNO3，根據(jù)方程式計(jì)算硝酸的物質(zhì)的量，進(jìn)一步求其濃度。

(1)一定溫度下，將60mLCO、O2、CO2的混合氣體用電火花引燃，完全反應(yīng)后冷卻到原來溫度，體積減少了10mL，則設(shè)CO的物質(zhì)的量為xmol，O2的物質(zhì)的量為ymol，那么：

2CO +O2 2CO2 體積減少ΔV

x==20mL，y==10mL

生成的氣體再通過NaOH溶液，二氧化碳被吸收，體積剩余60mL-10mL-30mL=20mL，說明燃燒中有氣體剩余，剩余氣體可使帶余燼的木條復(fù)燃，則剩余的氣體是O2，則混合氣體中O2體積為20mL+10mL=30mL，CO為20mL，CO2體積為60mL-30mL-20mL=10mL；

(2)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：M=32g/mol，設(shè)混合氣體中CO為xmol，CO2為ymol，由M==32可知x:y=3:1，混合氣體的物質(zhì)的量為：=0.1mol，所以

n(CO)=0.075mol，n(CO2)=0.025mol，將2CO+O2=2CO2、2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2相加可得CO + Na2O2= Na2CO3，由方程式關(guān)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，則完全反應(yīng)后，容器內(nèi)固體生成物的質(zhì)量為0.1mol×106g/mol=10.6g；

(3)①溶液中不再有Fe和Fe3+，則反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為FeSO4，生成氫氣為=0.15mol，設(shè)Fe、氧化鐵的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則根據(jù)二者質(zhì)量，可得：56x+160y=19.2，反應(yīng)過程中Fe化合價(jià)由0價(jià)升高為+2價(jià)失電子，Fe3+由+3價(jià)降為+2價(jià)得電子，H+得電子生成H2，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知Fe失電子數(shù)= Fe3+得電子數(shù)+H+得電子數(shù)，則：2x=2y+0.15×2，聯(lián)立方程，解得x=0.2，y=0.05，故m(Fe2O3)=0.05mol×160g/mol=8g；

②反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為FeSO4，若H2SO4恰好完全反應(yīng)，據(jù)質(zhì)量守恒知：n(H2SO4)=n(FeSO4)=n(Fe)+2n(Fe2O3)=0.2mol+0.05mol×2=0.3mol，則稀H2SO4物質(zhì)的量濃度為=2mol/L，H2SO4有可能過量，則c(H2SO4)≥2mol/L；

(4)NO2、O2通入水中發(fā)生4NO2+O2+2H2O=HNO3，如二者恰好反應(yīng)，則生成固體為CuO，氣體剩余，應(yīng)為氧氣，由元素化合價(jià)升降總數(shù)相等可知，Cu元素化合價(jià)降低，還應(yīng)生成Cu2O，則剩余固體可能為CuO和Cu2O的混合物或Cu2O，N元素全被以NO2氣體生成，通入水中發(fā)生4NO2+O2+2H2O=HNO3，n(HNO3)=n(NO2)=2n[Cu(NO3)2]= =0.06mol，所得溶液的物質(zhì)的量濃度c(HNO3)= =0.6mol/L。