Question

1.52 g镁铜合金完全溶解于50 mL密度为1.40 g·mL^－1、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO₂和N₂O₄的混合气体 1 120 mL(标准状况)，向反应后的溶液中加入1.0 mol·L^－1NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54 g沉淀。请完成下列问题：

（1）该合金中镁与铜的物质的量之比是          ；

（2）NO₂和N₂O₄的混合气体中，NO₂的体积分数是        ；

（3）得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是        mL。

Answer

(1)1：2 （2）80% （3）640 mL

【解析】

试题分析：（1）在Mg、Cu与硝酸反应的过程中，金属都是+2价的金属，金属失去电子的物质的量与硝酸反应得到电子的物质的量相等。金属变为Mg2+、Cu2+，当向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液时，发生反应形成Mg(OH)2、Cu(OH)2沉淀，增加的质量就是OH-的质量，m(OH-)=2.54g-1.52g=1.02g，n(OH-)=1.02g÷17g/mol=0.06mol，则n(Mg)+n(Cu)=0.03mol，假设Mg的物质的量是x，Cu的物质的量是y，则x+y=0.03mol；24x+64y=1.52g，解得x=0.01mol，y=0.02mol，所以该合金中铜与镁的物质的量之比是0.02mol：0.01mol=2:1；

（2）根据在氧化还原反应中金属失去电子的物质的量等于硝酸发生还原反应得到电子的物质的量，等于反应产物结合的氢氧根离子的物质的量。n(e-)=n(OH-)=0.06mol，NO2和N2O4的混合气体1120 mL，物质的量是n=1.12L/22.4L/mol=0.05mol，假设NO2和N2O4的物质的量分别是a、b，则根据电子守恒可得a+2b=0.06mol，根据元素守恒可得a+b=0.05mol。解得a=0.04mol，b=0.01mol，根据可知，在相同外界条件下，气体的体积比等于气体的物质的量的比，所以NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是(0.04mol÷0.05mol)×100%= 80%；

（3）50mL 密度为1.40 g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中含有硝酸的物质的量是：n(HNO3)=cV=14mol/L×0.05L=0.7mol，当恰好形成沉淀时，溶液为NaNO3溶液，根据元素守恒，可得n(NaOH)=n(HNO3)(酸)=0.7mol-0.04mol-0.01mol×2=0.64mol，故当得到2.54 g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是V=n/c=0.64mol÷1.0 mol/L=0.64L。

考点：考查氧化还原反应方程式的计算的知识。