Question

3．自然界中，金屬硫化物礦床常因發(fā)生表生氧化及次生富集作用，產(chǎn)生輝銅礦（Cu₂S）與銅藍（CuS）．
已知：Cu₂S、CuS是兩種不溶于水的黑色固體，在一定條件下都能與稀HNO₃反應(yīng)：
①3CuS+8H⁺+8NO₃^-→3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O
②3Cu₂S+16H⁺+10NO₃^-→6Cu²⁺+3SO₄^2-+10NO↑+8H₂O
現(xiàn)將四份質(zhì)量不同的某Cu₂S和CuS混合物樣品分別和100mL物質(zhì)的量為5mol/L的稀硝酸充分反應(yīng)，所取樣品質(zhì)量與產(chǎn)生氣體體積．（標準狀況測定）如表所示：

實驗編號	a	b	c
樣品質(zhì)量（g）	9.6	12.8	64.0
氣體體積（L）	5.04	6.72	V

試回答下列問題（不考慮硝酸的揮發(fā)以及溶液體積變化）：
（1）a實驗結(jié)束后，溶液中c（NO₃^-）=2.75mol/L．
（2）b實驗結(jié)束后，溶液的pH=0．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)可知，生成氣體的物質(zhì)的量與消耗硝酸根離子的物質(zhì)的量相等，據(jù)此計算出反應(yīng)后a溶液中硝酸根離子濃度；
（2）根據(jù)a中數(shù)據(jù)判斷b中混合物恰好完全反應(yīng)，然后設(shè)出混合物中Cu₂S、CuS的物質(zhì)的量，分別根據(jù)總質(zhì)量、生成氣體的物質(zhì)的量列式計算出Cu₂S、CuS的物質(zhì)的量；再根據(jù)反應(yīng)方程式計算出反應(yīng)中消耗氫離子的物質(zhì)的量，然后根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出消耗氫離子濃度，最后計算出剩余氫離子濃度及溶液的pH．

解答 解：（1）100mL物質(zhì)的量為5mol/L的稀硝酸消耗含有硝酸的物質(zhì)的量為：5mol/L×0.1L=0.5mol，
根據(jù)反應(yīng)①3CuS+8H⁺+8NO₃^-→3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O、②3Cu₂S+16H⁺+10NO₃^-→6Cu²⁺+3SO₄^2-+10NO↑+8H₂O可知，反應(yīng)生成NO氣體的物質(zhì)的量與消耗硝酸根離子的物質(zhì)的量相等，a實驗中生成NO的物質(zhì)的量為：$\frac{5.04L}{22.4L/mol}$=0.225mol，消耗硝酸的濃度為：$\frac{0.225mol}{0.1L}$=2.25mol/L，則反應(yīng)后溶液濃度為5mol/L-2.25mol/L=2.75mol/L，
故答案為：2.75mol/L；     
（2）9.6g混合物生成5.04LNO氣體，12.8g混合物能夠生成一氧化氮的體積為：$\frac{12.8g}{9.6g}$×5.04L=6.72L，說明b中混合物完全反應(yīng)，
設(shè)12.8g的樣品中CuS的物質(zhì)的量為x，Cu₂S的物質(zhì)的量為y，
根據(jù)質(zhì)量可得：①96x+160y=12.8，
根據(jù)生成氣體可得：②$\frac{8}{3}$x+$\frac{10}{2}$y=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3，
根據(jù)①②解得：x=y=0.05mol，
根據(jù)方程式①3CuS+8H⁺+8NO₃^-→3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O、②3Cu₂S+16H⁺+10NO₃^-→6Cu²⁺+3SO₄^2-+10NO↑+8H₂O可知消耗氫離子的物質(zhì)的量為：n（H⁺）=0.05mol×$\frac{8}{3}$+0.05mol×$\frac{16}{3}$=0.4mol，
故消耗氫離子的濃度為：c（H⁺）=$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L，
所以剩余氫離子濃度為：c（H⁺）=5mol/L-4mol/L=1mol/L，反應(yīng)后b溶液的pH=0，
故答案為：0．

點評 本題考查了混合物反應(yīng)的計算，題目都能較大，正確判斷b中混合物是否完全反應(yīng)為解答關(guān)鍵，注意掌握質(zhì)量守恒定律在化學(xué)計算中的應(yīng)用，試題計算量較大，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．