Question

【題目】1.52 g鎂銅合金完全溶解于50 mL密度為1.40 g·mL－1、質(zhì)量分數(shù)為63%的濃硝酸中，得到NO2和N2O4的混合氣體 1 120 mL(標準狀況)，向反應(yīng)后的溶液中加入1.0 mol·L－1NaOH溶液，當金屬離子全部沉淀時，得到2.54 g沉淀。請完成下列問題：

（1）該合金中鎂與銅的物質(zhì)的量之比是 ；

（2）NO2和N2O4的混合氣體中，NO2的體積分數(shù)是 ；

（3）得到2.54 g沉淀時，加入NaOH溶液的體積是 mL。

Answer 1

【答案】(1)1：2 （2）80% （3）640 mL

【解析】

試題分析：（1）在Mg、Cu與硝酸反應(yīng)的過程中，金屬都是+2價的金屬，金屬失去電子的物質(zhì)的量與硝酸反應(yīng)得到電子的物質(zhì)的量相等。金屬變?yōu)镸g2+、Cu2+，當向反應(yīng)后的溶液中加入足量的NaOH溶液時，發(fā)生反應(yīng)形成Mg(OH)2、Cu(OH)2沉淀，增加的質(zhì)量就是OH-的質(zhì)量，m(OH-)=2.54g-1.52g=1.02g，n(OH-)=1.02g÷17g/mol=0.06mol，則n(Mg)+n(Cu)=0.03mol，假設(shè)Mg的物質(zhì)的量是x，Cu的物質(zhì)的量是y，則x+y=0.03mol；24x+64y=1.52g，解得x=0.01mol，y=0.02mol，所以該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是0.02mol：0.01mol=2:1；

（2）根據(jù)在氧化還原反應(yīng)中金屬失去電子的物質(zhì)的量等于硝酸發(fā)生還原反應(yīng)得到電子的物質(zhì)的量，等于反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)合的氫氧根離子的物質(zhì)的量。n(e-)=n(OH-)=0.06mol，NO2和N2O4的混合氣體1120 mL，物質(zhì)的量是n=1.12L/22.4L/mol=0.05mol，假設(shè)NO2和N2O4的物質(zhì)的量分別是a、b，則根據(jù)電子守恒可得a+2b=0.06mol，根據(jù)元素守恒可得a+b=0.05mol。解得a=0.04mol，b=0.01mol，根據(jù)可知，在相同外界條件下，氣體的體積比等于氣體的物質(zhì)的量的比，所以NO2和N2O4的混合氣體中，NO2的體積分數(shù)是(0.04mol÷0.05mol)×100%= 80%；

（3）50mL 密度為1.40 g/mL、質(zhì)量分數(shù)為63%的濃硝酸中含有硝酸的物質(zhì)的量是：n(HNO3)=cV=14mol/L×0.05L=0.7mol，當恰好形成沉淀時，溶液為NaNO3溶液，根據(jù)元素守恒，可得n(NaOH)=n(HNO3)(酸)=0.7mol-0.04mol-0.01mol×2=0.64mol，故當?shù)玫?.54 g沉淀時，加入NaOH溶液的體積是V=n/c=0.64mol÷1.0 mol/L=0.64L。