Question

自然界中，金屬硫化物礦床常因發(fā)生表生氧化及次生富集作用，產生輝銅礦（Cu₂S）與銅藍（CuS）．
已知：Cu₂S、CuS是兩種不溶于水的黑色固體，在一定條件下都能與稀HNO₃反應：
①3CuS+8H⁺+8NO₃^-→3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O
②3Cu₂S+16H⁺+10NO₃^-→6Cu²⁺+3SO₄^2-+10NO↑+8H₂O
現(xiàn)將四份質量不同的某Cu₂S和CuS混合物樣品分別與100mL 5mol/L的稀硝酸充分反應，樣品質量與產生氣體的體積（已折合成標準狀況）如下表所示：

實驗編號	甲	乙	丙
樣品質量（g）	9.6	12.8	64.0
氣體體積（L）	5.04	6.72	V

試回答下列問題（不考慮硝酸的揮發(fā)以及溶液體積變化）：
（1）用質量分數(shù)為0.63、密度為1.42g/cm³的濃硝酸配置100mL、5mol/L的稀硝酸，需濃硝酸的體積為

 

．（保留1位小數(shù)）
（2）甲實驗結束后，溶液中c（NO₃^-）=

 

．
（3）混合物樣品中Cu₂S、CuS的物質的量之比是多少？（寫出計算過程）
（4）乙實驗結束后，溶液中氫離子的濃度是多少？（寫出計算過程）
（5）計算丙實驗中產生氣體的體積（V）．（寫出計算過程）

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：

分析：（1）根據c=

1000ρω

M

計算出該濃硝酸的濃度，然后根據稀釋過程中溶質的物質的量不變計算出需要濃硝酸的體積；
（2）根據反應可知，生成氣體的物質的量與消耗硝酸根離子的物質的量相等，據此計算出反應后溶液中硝酸根離子濃度；
（3）根據甲中數(shù)據判斷乙中混合物恰好完全反應，然后設出混合物中Cu₂S、CuS的物質的量，分別根據總質量、生成氣體的物質的量列式計算；
（4）結合（3）計算出反應中消耗氫離子的物質的量，再根據c=

n

V

計算出消耗氫離子濃度，最后計算出剩余氫離子濃度；
（5）根據（3）計算出64.0g混合物中含有的CuS、Cu₂S的物質的量，然后利用極值法分別計算出生成NO的物質的量及體積，從而得出V的范圍．

解答： 解：（1）質量分數(shù)為0.63、密度為1.42g/cm³的濃硝酸的濃度為：

1000×1.42×0.63

63

=14.2mol/L，配制100mL、5mol/L的稀硝酸，配制過程中硝酸的物質的量不變，則需要該濃硝酸的體積為：

5mol/L×0.1L

14.2mol/L

≈0.0352L=35.2mL，
故答案為：35.2mL；         
（2）根據反應①3CuS+8H⁺+8NO₃^-→3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O、②3Cu₂S+16H⁺+10NO₃^-→6Cu²⁺+3SO₄^2-+10NO↑+8H₂O可知，反應生成NO氣體的物質的量與消耗硝酸根離子的物質的量相等，甲實驗中生成NO的物質的量為：

5.04L

22.4L/mol

=0.225mol，消耗硝酸的濃度為：

0.225mol

0.1L

=2.25mol/L，則反應后溶液濃度為：5mol/L-2.25mol/L=2.75mol/L，
故答案為：2.75mol/L；     
（3）9.6g混合物生成5.04LNO氣體，12.8g混合物能夠生成一氧化氮的體積為：

12.8g

9.6g

×5.04L=6.72L，說明乙中混合物完全反應，
設12.8g的樣品中CuS的物質的量為x，Cu₂S的物質的量為y，
根據質量可得：①96x+160y=12.8，
根據生成氣體可得：②

8

3

x+

10

2

y=

6.72

22.4

=0.3，
根據①②解得：x=y=0.05mol，
所以混合物樣品中Cu₂S、CuS的物質的量之比為：1：1，
答：混合物樣品中Cu₂S、CuS的物質的量之比1：1；
（4）根據方程式①、②可知消耗氫離子的物質的量為：n（H⁺）=0.05mol×

8

3

+0.05mol×

16

3

=0.4mol，
故消耗氫離子的濃度為：c（H⁺）=

0.4mol

0.1L

=4mol/L，
所以剩余氫離子濃度為：c（H⁺）=5mol/L-4mol/L=1mol/L，
答：乙實驗結束后，溶液中氫離子的濃度為1mol/L；
（5）100mL 5mol/L的稀硝酸中含有硝酸的物質的量為：5mol/L×0.1L=0.5mol，
根據（3）可知，64g樣品中CuS、Cu₂S的物質的量為：n（Cu₂S）=n（CuS）=0.05mol×

64g

12.8g

=0.25mol，
若HNO₃只與CuS反應：3CuS+8H⁺+8NO₃^-→3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O，0.25molCuS完全反應消耗硝酸：0.25mol×

8

3

＞0.5mol，硝酸不足，則根據反應可知生成NO的物質的量為：0.5mol，標況下NO體積為：V（NO）=0.5mol×22.4L/mol=11.2L；
若HNO₃只與Cu₂S反應：3Cu₂S+16H⁺+10NO₃^-→6Cu²⁺+3SO₄^2-+10NO↑+8H₂O，0.25molCu₂S消耗硝酸：0.25mol×

16

3

＞0.5mol，硝酸不足，根據反應可知生成NO的物質的量為：0.5mol×

10

16

=

5

16

mol，標況下NO體積為：22.4L/mol×

5

16

mol=7L，
所以丙中產生氣體體積（V）為：7L＜V＜11.2L，
答：丙實驗中產生氣體的體積為：7L＜V＜11.2L．

點評：本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，試題知識點較多、計算量較大，充分考查了學生的分析、理解能力及化學計算能力，注意極值法在化學計算中的應用．