Question

14．某溶液中含有H⁺、SO₄^2-、NO₃^-三種離子，其中H⁺、SO₄^2-的物質(zhì)的量濃度分別為7.0mol/L和2.0mol/L．取該溶液20mL，加入3.2g Cu粉，加熱使他們充分反應，收集到的氣體在標況下體積是多少？

Answer 1

分析 其中H⁺、SO₄^2-的物質(zhì)的量濃度分別為7.0mol/L和2.0mol/L．由電荷守恒可知，NO₃^-的濃度為7mol/L-2.0mol/L×2=3mol/L，取該溶液20mL，H⁺、NO₃^-兩種離子的物質(zhì)的量分別為0.02L×7mol/L=0.14mol、0.02L×3mol/L=0.06mol，n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，結合3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，判斷過量后以不足量代入計算．

解答 解：其中H⁺、SO₄^2-的物質(zhì)的量濃度分別為7.0mol/L和2.0mol/L．由電荷守恒可知，NO₃^-的濃度為7.0mol/L-2.0mol/L×2=3mol/L，取該溶液20mL，H⁺、NO₃^-兩種離子的物質(zhì)的量分別為0.02L×7mol/L=0.14mol、0.02L×3mol/L=0.06mol，n（Cu）=$\frac{3.2g}{64g/mol}$=0.05mol，
由3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，若0.05molCu完全反應，消耗氫離子為0.05mol×$\frac{8}{3}$=0.133mol，消耗硝酸根離子為0.05mol×$\frac{2}{3}$=0.033mol，
若氫離子完全反應，則消耗Cu為0.14mol×$\frac{3}{8}$=0.0525mol，消耗硝酸根離子為0.14mol×$\frac{2}{8}$=0.035mol，
由上述計算可知，H⁺、NO₃^-均過量，Cu完全反應，設生成NO的物質(zhì)的量為x，則
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
 3                  2
0.05mol             x
$\frac{3}{2}=\frac{0.05mol}{x}$，
解得x≈0.0333mol，
所以收集到的氣體在標況下體積是0.0333mol×22.4L/mol=0.75L，
答：收集到的氣體在標況下體積是0.75L．

點評 本題考查氧化還原反應的計算，為高頻考點，把握發(fā)生的氧化還原反應、過量計算等為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，題目難度不大．