Question

將3.2g Cu溶于a mol/L過量的硝酸30mL中，假設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO和NO₂，反應(yīng)結(jié)束后，將所得溶液加水稀釋至1000mL，測(cè)得c（NO₃^-）為0.2mol/L．求：
（1）稀釋后溶液中H⁺的物質(zhì)的量濃度為

 

．
（2）生成的氣體中NO₂的物質(zhì)的量為

 

，NO的物質(zhì)的量為

 

．（用含a的關(guān)系式表示）．
（3）用NaOH溶液吸收氮的氧化物是防止NO_x污染的一種方法．原理為：
2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O
NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O
若題中所述生成的混合氣體能被NaOH溶液完全吸收，則a的取值范圍為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：硝酸的化學(xué)性質(zhì),化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：守恒法

分析：（1）n（Cu）=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，與硝酸反應(yīng)生成Cu²⁺，加水稀釋至1000mL，溶液中c（Cu²⁺）=

0.05mol

1L

=0.05mol/L，結(jié)合電荷守恒可計(jì)算稀釋后溶液的c（H⁺）；
（2）結(jié)合電子守恒和N元素守恒計(jì)算生成的氣體中NO₂和NO的物質(zhì)的量；
（3）結(jié)合反應(yīng)的方程式，根據(jù)N原子守恒及NO的物質(zhì)的量列方程計(jì)算．

解答： 解：（1）n（Cu）=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，與硝酸反應(yīng)生成Cu²⁺，加水稀釋至1000mL，溶液中c（Cu²⁺）=

0.05mol

1L

=0.05mol/L，
根據(jù)溶液的電荷守恒可知溶液中存在2c（Cu²⁺）+c（H⁺）=c（NO₃^-），由于氫氧根離子濃度較小，可忽略不計(jì)，
則c（H⁺）=0.2moL/L-2×0.05mol/L=0.1mol/L，
故答案為：0.1 mol/L；
（2）設(shè)n（NO₂）=xmol，n（NO）=ymol，
根據(jù)電子守恒，有x+3y=0.05×2，
根據(jù)N元素守恒，有x+y=0.03a-0.2，
解之得：x=（0.045a-0.35）mol，y=（0.15-0.015a）mol；
故答案為：（0.045a-0.35）mol；（0.15-0.015a）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0.03a-0.2=0.1，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），
設(shè)二者物質(zhì)的量相等，且都為xmol，則由轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相等可知x+3x=0.05×2，x=0.025，
此時(shí)0.03a-0.2=0.025×2，
a=

25

3

=8.3，
則a≥

25

3

，
應(yīng)滿足

25

3

≤a＜10（或8.3≤a＜10），
故答案為：

25

3

≤a＜10（或8.3≤a＜10）．

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