Question

9．一定量的濃硝酸與44.8g的銅反應，銅片完全溶解后收集到標況下混合氣體NO和NO₂的體積為22.4L，不考慮NO₂與N₂O₄的相互轉(zhuǎn)化，試計算下列相關(guān)問題：（要求寫出計算過程）
（1）消耗的硝酸物質(zhì)的量．
（2）混合氣體中NO₂、NO的體積．
（3）相同條件下，上述反應生成的NO₂、NO分別被水恰好吸收時所需的O₂體積比．

Answer 1

分析 發(fā)生反應為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，n（Cu）=$\frac{44.8g}{64g/mol}$=0.7mol，結(jié)合原子守恒、化合價升降守恒及反應計算．

解答 解：發(fā)生反應為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
（1）n（Cu）=$\frac{44.8g}{64g/mol}$=0.7mol，n（氣體）=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，根據(jù)N原子守恒得參加反應的n（HNO₃）=2n（Cu）+n（氣體）=2×0.7mol+1 mol=2.4mol，
答：參加反應的硝酸的物質(zhì)的量是2.4mol； 
（2）設(shè)NO₂和NO分別為xmol、ymol，
混合氣體中N原子的物質(zhì)的量之和為1mol，則x+y=1→①，
根據(jù)化合價升降守恒知同元素化合價的升高=氮元素的化合價降低，x+3y=0.7×2→②，
解得x=0.8mol，y=0.2mol，
所以V（NO）=0.2mol×22.4L/mol=4.48L；V（NO₂）=0.8mol×22.4L/mol=17.92L，
答：混合氣體中V（NO）=4.48L；V（NO₂）=17.92L；
（3）根據(jù)整個過程分析，要計算上述反應生成的NO₂、NO分別被水恰好吸收時所需的O₂體積比，則氧氣化合價的降低等于氮元素化合價升高，
故NO需氧氣的體積=$\frac{3×0.2}{4}×22.4$=3.36L，NO₂需氧氣的體積=$\frac{0.8×1}{4}×22.4$=4.48L．
答：上述反應生成的NO₂、NO分別被水恰好吸收時所需的O₂體積比=4.48：3.36=4：3．

點評 本題考查化學反應方程式的計算，為高頻考點，把握原子守恒和電子守恒為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力、計算能力的考查，題目難度不大．