将32g铜与150mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合合气体在标准状况下的体积为11.2L.请计算:(1)NO、NO2的体积分别为多少升?(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a mol/L的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀,则原硝酸溶液的物质的量浓度为多少?(计算结果可以不化简)

问题描述:

将32g铜与150mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解,产生的NO和NO2混合合气体在标准状况下的体积为11.2L.请计算:
(1)NO、NO2的体积分别为多少升?
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a mol/L的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部转化为沉淀,则原硝酸溶液的物质的量浓度为多少?(计算结果可以不化简)

(1)32g铜的物质的量为

32g
64g/mol
=0.5mol,在反应中失去的电子的物质的量为2×0.5mol=1 mol,11.2L混合气体的物质的量为
11.2L
22.4L/mol
=0.5mol
令NO和NO2的物质的量分别为xmol、ymol,则:
x+y=0.5
3x+y=1

解得x=0.25、y=0.25,
NO的体积=0.25mol×22.4L/mol=5.6L
NO2的体积=0.25mol×22.4L/mol=5.6L
答:NO的体积为5.6L,NO2的体积为5.6L;
(2)加入氢氧化钠恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,此时溶液中溶质为NaNO3,根据钠离子守恒有:n(NaNO3)=n(NaOH)=V×10-3L×amol/L=aV×10-3 mol,由N原子守恒可知:n(HNO3)=n(NaNO3)+n(NO和NO2)=aV×10-3 mol+0.5mol=(aV×10-3+0.5)mol,故硝酸的物质的量浓度=
(aV×10−3+0.5)mol
0.15L
=
(aV×10−3+0.5)
0.15
mol/L,
答:原硝酸溶液的浓度为
(aV×10−3+0.5)
0.15
mol/L.
答案解析:(1)令NO和NO2的物质的量分别为xmol、ymol,根据二者体积及电子转移守恒列方程计算,再根据V=nVm计算各自体积;
(2)加入氢氧化钠恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀,此时溶液中溶质为NaNO3,根据钠离子守恒有:n(NaNO3)=n(NaOH),由N原子守恒可知:n(HNO3)=n(NaNO3)+n(NO和NO2),再根据c=
n
V
计算.
考试点:硝酸的化学性质.
知识点:本题考查化学方程式计算,难度中等,注意利用守恒思想进行解答.