Question

8．現(xiàn)有銅、銀合金34.4g與足量的某濃度的硝酸100mL發(fā)生反應(yīng)，將生成的氣體與3.36L（標(biāo)況）氧氣混合，通入足量的水中恰好全部吸收，反應(yīng)后溶液體積仍為100mL．試通過計算回答下列問題：
（1）原固體混合物中銅和銀的質(zhì)量各是多少？
（2）若原硝酸溶液為濃硝酸，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是單一氣體，則該反應(yīng)中被還原的硝酸的物質(zhì)的量是多少？
（3）合金完全溶解后，若生成的氣體在標(biāo)況下體積為8.96L，反應(yīng)后溶液中c（H⁺）=5mol/L，則該混合氣體中NO和NO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積分別是多少？原硝酸的濃度是多少？

Answer 1

分析 （1）銅、銀合金與足量的某濃度的硝酸完全反應(yīng)，反應(yīng)生成氮的氧化物與3.36L的O₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）混合，通入水中，恰好完全吸收，縱觀整個過程，金屬提供電子物質(zhì)的量等于氧氣獲得電子物質(zhì)的量，令Cu、Ag的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量及電子轉(zhuǎn)移守恒列方程解答；
（2）若原硝酸溶液為濃硝酸，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是單一氣體，則生成氣體為NO₂，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算NO₂的物質(zhì)的量，反應(yīng)中被還原的硝酸生成NO₂，根據(jù)N元素守恒計算被還原硝酸的物質(zhì)的量；
（3）令NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol，根據(jù)二者體積及電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計算，再根據(jù)V=nV_m計算各自體積；
反應(yīng)后溶液中含有為硝酸銅、硝酸銀及剩余的硝酸，根據(jù)電荷守恒，可知反應(yīng)后溶液中n（NO₃^-）=n（H⁺）+2n（Cu²⁺）+n（Ag⁺），根據(jù)氮元素守恒可知n_原溶液（HNO₃）=n（NO₃^-）+n（NO+NO₂），再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算．

解答 解：（1）銅、銀合金與足量的某濃度的硝酸完全反應(yīng)，反應(yīng)生成氮的氧化物與3.36L的O₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況）混合，通入水中，恰好完全吸收，縱觀整個過程，金屬提供電子物質(zhì)的量等于氧氣獲得電子物質(zhì)的量，令Cu、Ag的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量及電子轉(zhuǎn)移守恒，可得：
$\left\{\begin{array}{l}{64x+108y=34.4}\\{2x+y=\frac{3.36L}{22.4L/mol}×2×（2-0）}\end{array}\right.$
解得x=0.2、y=0.2，
故m（Cu）=0.2mol×64g/mol=12.8g，m（Ag）=0.2mol×108g/mol=21.6g，
答：故合金中Cu的質(zhì)量為12.8g、Ag的質(zhì)量為21.6g；
（2）若原硝酸溶液為濃硝酸，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是單一氣體，則生成氣體為NO₂，氧氣的物質(zhì)的量為$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，故NO₂的物質(zhì)的量=$\frac{0.15mol×4}{（5-4）}$=0.6mol，反應(yīng)中被還原的硝酸生成NO₂，根據(jù)N元素守恒，被還原硝酸的物質(zhì)的量等于NO₂的物質(zhì)的量，即被還有硝酸的物質(zhì)的量為0.6mol，
答：被還有硝酸的物質(zhì)的量為0.6mol；
（3）若生成的氣體在標(biāo)況下體積為8.96L，混合氣體的物質(zhì)的量為$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，令NO和NO₂的物質(zhì)的量分別為a mol、b mol，根據(jù)二者物質(zhì)的量及電子轉(zhuǎn)移守恒可得：
$\left\{\begin{array}{l}{a+b=0.4}\\{3a+b=0.6}\end{array}\right.$
解得a=0.1、b=0.3，
故V（NO）=0.1mol×22.4L/mol=2.24L；
V（NO₂）=0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
反應(yīng)后溶液中含有為硝酸銅、硝酸銀及剩余的硝酸，根據(jù)電荷守恒可知反應(yīng)后溶液中n（NO₃^-）=n（H⁺）+2n（Cu²⁺）+n（Ag⁺）=0.1L×5mol/L+0.2mol×2+0.2mol=0.9mol，根據(jù)氮元素守恒可知n_原溶液（HNO₃）=n（NO₃^-）+n（NO+NO₂）=0.9mol+0.4mol=1.3mol，故原硝酸的濃度是$\frac{1.3mol}{0.1L}$=13mol/L，
答：該混合氣體中v（NO）=2.24L、v（NO₂）=6.72L原硝酸的濃度為13mol/L．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)的計算，為高頻考點，把握發(fā)生的反應(yīng)、電子及原子守恒為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，注意守恒法應(yīng)用，題目難度不大．