Question

15．（1）將容積為50ml的量筒充滿二氧化氮和氧氣的混合氣體，將量筒倒置在盛滿水的水槽里，一段時(shí)間后，量筒里剩余氣體體積為5mL．則原混合氣體中NO₂和O₂體積比可能是18：7； 43：7
（2）1.52g銅鎂合金完全溶解于50ml密度為1.40g/ml，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸中，得到NO₂和N₂O₄的混合氣體N₂O₄的混合氣體1120mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．向反應(yīng)后的溶液中加入1.0mol/LNaOH溶液，當(dāng)金屬離子全部沉淀時(shí)，得到2.54g沉淀．
①該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是
②該濃硝酸中HNO₃的物質(zhì)的量濃度是
③NO₂和N₂O₄的混合氣體中，NO₂的體積分?jǐn)?shù)是
④得到2.54g沉淀時(shí)，加入NaOH溶液的體積是．

Answer 1

分析 （1）可能發(fā)生的反應(yīng)為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，試管中O₂和NO₂氣體按體積比1：4混合全部溶解，若剩余氣體為氧氣，根據(jù)4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，求出參加此反應(yīng)的O₂，最后相加得到原來的氧氣；
若為NO，先根據(jù)3NO₂+H₂O=2HNO₃+2NO求出過量的NO₂，然后根據(jù)4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃求氧氣體積，進(jìn)而計(jì)算NO₂的體積，據(jù)此解答；
（2）①金屬離子全部沉淀時(shí)，得到2.54g沉淀為氫氧化銅、氫氧化鎂，故沉淀中氫氧根的質(zhì)量為2.54g-1.52g=1.02g，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算氫氧根的物質(zhì)的量，根據(jù)電荷守恒可知，金屬提供的電子物質(zhì)的量等于氫氧根的物質(zhì)的量，設(shè)銅、鎂合金中Cu、Mg的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)提供的電子物質(zhì)的量與二者質(zhì)量之和列方程計(jì)算x、y的值，據(jù)此解答；
②根據(jù)c=$\frac{1000ρω}{M}$計(jì)算該濃硝酸的物質(zhì)的量濃度；
③根據(jù)n=$\frac{V}{V{\;}_{m}}$計(jì)算NO₂和N₂O₄混合氣體的物質(zhì)的量，設(shè)二氧化氮的物質(zhì)的量為amol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移列方程計(jì)算；
④反應(yīng)后溶質(zhì)為硝酸鈉，根據(jù)氮元素守恒計(jì)算硝酸鈉的物質(zhì)的量，根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaNO₃），再根據(jù)V=$\frac{n}{c}$計(jì)算需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積．

解答 解：（1）NO₂和O₂與水的反應(yīng)屬于循環(huán)反應(yīng)，可簡(jiǎn)化為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，對(duì)該反應(yīng)來說，若NO₂剩余，則實(shí)際是NO，由3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO可知，剩余NO氣體是5mL，說明剩余的NO₂為：5mL×3=15mL，其余的35mL氣體中V（NO₂）：V（O₂）=4：1，則混合氣體中氧氣的體積為：35mL×$\frac{1}{5}$=7mL，二氧化氮的體積為：50mL-7mL=43mL，則原混合氣體中NO₂和O₂體積比為：43mL：7mL=43：7；
若剩余氣體是O₂，則反應(yīng)的45mL中V（NO₂）：V（O₂）=4：1，原混合氣體中二氧化氮的體積為：45mL×$\frac{4}{5}$=36mL，氧氣為：50mL-36mL=14mL，
則原混合氣體中NO₂和O₂體積比為：36mL：14mL=18：7，
故答案為：18：7； 43：7；
 （2）①金屬離子全部沉淀時(shí)，得到2.54g沉淀為氫氧化銅、氫氧化鎂，故沉淀中氫氧根的質(zhì)量為2.54g-1.52g=1.02g，氫氧根的物質(zhì)的量為$\frac{1.02g}{17g/mol}$=0.06mol，根據(jù)電荷守恒可知，金屬提供的電子物質(zhì)的量等于氫氧根的物質(zhì)的量，令銅、鎂合金中Cu、Mg的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：2x+2y=0.06、64x+24y=1.52，解得x=0.02，y=0.01，故合金中銅與鎂的質(zhì)量之比是：2：1；
故答案為：2：1；
 ②該濃硝酸密度為1.40g/mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%，故該濃硝酸的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{1000×1.4×63%}{63}$=14.0mol/L；
故答案為：14.0mol/L；
   ③NO₂和N₂O₄混合氣體的物質(zhì)的量為：$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，設(shè)二氧化氮的物質(zhì)的量為amol，則四氧化二氮的物質(zhì)的量為（0.05-a）mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，a×1+（0.05-a）×2×1=0.06，解得a=0.04，則混合氣體中NO₂的體積分?jǐn)?shù)等于其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.04mol}{0.05mol}$×100%=80%；
故答案為：80%；
  ④反應(yīng)后溶質(zhì)為硝酸鈉，根據(jù)氮元素守恒可知，硝酸鈉的物質(zhì)的量為0.05L×14mol/L-0.04mol-（0.05-0.04）×2=0.64mol，根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaNO₃）=0.64mol，故需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積為：$\frac{0.64mol}{1mol/L}$=0.64L=640mL，
故答案為：640mL．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的有關(guān)計(jì)算，題目難度中等，理解反應(yīng)發(fā)生的過程為解答關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，注意掌握守恒思想在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析及化學(xué)計(jì)算能力．