Question

某研究性學(xué)習(xí)小組的兩位同學(xué)欲用濃硝酸來測(cè)定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。已知在反應(yīng)過程中隨著硝酸濃度的降低還原產(chǎn)物中還有NO生成。請(qǐng)根據(jù)兩位同學(xué)的設(shè)計(jì)，完成下列問題：

（1）甲同學(xué)取銅銀合金樣品14.0 g加入燒瓶中，向燒瓶中再加入13.0 mol·L^-1的硝酸25.0 mL，充分反應(yīng)后測(cè)得生成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L，反應(yīng)后燒瓶中溶液的H⁺濃度為1.0 mol·L^-1（假設(shè)反應(yīng)后溶液體積不變）。利用以上數(shù)據(jù)甲同學(xué)能得到銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)嗎？如果能，請(qǐng)寫出計(jì)算過程及結(jié)果。

（2）乙同學(xué)向燒瓶中加入物質(zhì)的量為a的銅銀合金樣品和足量濃硝酸，充分反應(yīng)后用排水法測(cè)定生成氣體體積為b L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下），求銅銀合金中銅的物質(zhì)的量。

Answer 1

（1）設(shè)合金樣品銅及銀的物質(zhì)的量分別為x和y，則14.0 g=64 g·mol^-1×x+108 g·mol^-1×y;由氮原子守恒可得n(HNO₃)=n(NO_x)+2n(Cu)+n(Ag)+n（H⁺），13.0 mol·L^-1×0.025 L=+2x+y+1.0 mol·L^-1×0.025 L。解得x=0.05 mol,y=0.1 mol。銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=22.9%。

（2）設(shè)合金樣品銅及銀的物質(zhì)的量分別為m和n。反應(yīng)后生成混合氣體中的NO₂能與H₂O反應(yīng)：3NO₂+H₂O====2HNO₃+NO。因?yàn)棰? mol稀HNO₃被金屬完全還原能生成1 mol NO(轉(zhuǎn)移3 mol e^-);②1 mol濃HNO₃被金屬完全還原能生成1 mol NO₂(轉(zhuǎn)移1 mol e^-),然后1 mol NO₂又與H₂O反應(yīng)生成 mol NO，所以1 mol濃HNO₃最終生成 mol NO時(shí)轉(zhuǎn)移1 mol e^-。綜上所述，只要獲得1 mol NO,HNO₃都轉(zhuǎn)移3 mol e^-。

           HNO₃—NO    —    3e^-

     

Cu  —  Cu²⁺  —  2e^-

m                       2m

Ag  —  Ag⁺  —  e^-

N                     n

a=m+n解得m=-a，合金中銅的物質(zhì)的量為-a。