Question

3.2g銅與濃度為a mol/L的硝酸溶液30mL充分反應，硝酸的還原產物有NO₂和NO，反應后溶液中含有H⁺ 0.1mol，
（1）此時溶液中含NO₃^-

 

mol
（2）NO₂的物質的量為

 

（用含a的代數式表示）
（3）若氣體可以被NaOH溶液完全吸收（2NaOH+2NO₂=NaNO₃+NaNO₂+H₂O，2NaOH+NO₂+NO₂═NaNO₂+H₂O），求a的取值范圍

 

．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）溶液中含有H⁺，則3.2gCu完全反應，反應后溶液中溶質為Cu（NO₃）₂、HNO₃，根據電荷守恒計算溶液中n（NO₃^-）；
（2）令NO₂和NO的物質的量分別為xmol、ymol，根據氮元素守恒及電子轉移守恒列方程計算；
（3）由方程式可知，n（NO₂）：n（NO）≥1可以被完全吸收，據此可以確定a的最小值，結合（2）中數值計算，當只有NO₂生成時，被還原的硝酸物質的量最大，則a的值達極大值，結合電子轉移守恒計算a的極大值，據此解答．

解答： 解：（1）溶液中含有H⁺，則3.2gCu完全反應，n（Cu）=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，與硝酸反應生成Cu²⁺，則溶液中n（Cu²⁺）=0.05mol，
根據溶液的電荷守恒，可知：2n（Cu²⁺）+n（H⁺）=n（NO₃^-），則n（NO₃^-）=2×0.05moL+0.1mol=0.2mol，
故答案為：0.2；
（2）令NO₂和NO的物質的量分別為xmol、ymol，
根據電子守恒有：x+3y=0.05×2，
根據N元素守恒有：x+y=0.03a-0.2，
解得：x=（0.045a-0.35）mol，y=（0.15-0.015a）mol，
故答案為：（0.045a-0.35）mol；
（3）由方程式可知，n（NO₂）：n（NO）≥1可以被完全吸收，故（0.045a-0.35）mol：（0.15-0.015a）mol≥1，解得a≥

25

3

，
當只有NO₂生成時，被還原的硝酸物質的量最大，則a的值達極大值，根據N元素守恒：n（NO₂）=0.03a-0.2，由電子轉移守恒，可知0.03a-0.2=0.05×2，解得a=10，
由上述分析可知：

25

3

≤a＜10，
故答案為：

25

3

≤a＜10．

點評：本題考查混合物計算、氧化還原反應計算，難度中等，（3）為易錯點、難點，起氧化劑作用的硝酸越多，a值越大，據此確定極值點是關鍵，注意利用守恒進行解答．