Question

将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO₂混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答：

（1）简要阐述上述产生混合气体的理由（用化学方程式回答）？

（2）NO、NO₂的体积各为多少升？

（3）待产生的气体全部释放后，向溶液加入250 mL 5 mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为多少？

Answer

(1)Cu + 4HNO3 (浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O 3Cu + 8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O

(2)V(NO2)=5.376 L，V(NO)=5.824 L

（3）12.5 mol/L

【解析】32.64 g铜的物质的量为0.51mol，与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体，说明开始时，硝酸是浓硝酸，随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐变小，硝酸的氧化性也逐渐减弱，所以硝酸在开始的一段时间内生成的是二氧化氮，后来就生成NO。混合气体在标准状况下的体积为11.2 L，求出气体的总物质的量为0.5mol。

（1）简产生混合气体的理由为Cu + 4HNO3 (浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O， 3Cu + 8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O。

（2）根据电子转移守恒可知：0.51molCu溶解后共失去0.51mol mol e-，n(NO)+n(NO2)=0.5mol，3n(NO)+n(NO2)=1.02mol，解之得 n(NO)=0.26 mol ，n(NO2)=0.24 mol ，所以V(NO2)=5.376 L，V(NO)=5.824 L 。

（3）待产生的气体全部释放后，向溶液加入250 mL 5 mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2+全部转化成沉淀，此时溶液中溶质为硝酸钠，可根据钠离子守恒求出n(NaNO3)=n(NaOH)=0.25，再根据N原子守恒求出n(HNO3)= n(NO)+n(NO2)+ n(NaNO3)=0.5mol+1.25mol=1.75mol，所以则原硝酸溶液的浓度c(HNO3)= =12.5 mol/L.

点睛：1.化学计算经常要用到三种守恒法即质量守恒（在化学反应前后，元素的种类和原子的数目保持不变）、电子转移守恒（还原剂失去电子的总物质的量等于氧化剂得到电子的总物质的量）和电荷守恒（在离子化合物中或电解质的水溶液中，阳离子所带正电荷的总物质的量等于阴离子所带负电荷的总物质的量）。使用守恒法计算能使计算思路清楚、步骤简单、计算简便。

2.有关溶液中生成沉淀的计算，我们要注意多研究沉淀达到最大量时溶液中的溶质，一般可根据溶质中某离子找到守恒关系，使计算变得非常简便。