(2012•青浦区一模)将28.8g铜投入100mL浓硝酸中,最后铜有剩余,其NO3-离子物质的量变化如图所示,请回答下列问题:(1)开始反应时浓硝酸的物质的量浓度为mol/L.(2)铜与浓硝酸反
(2012•青浦区一模)将28.8g铜投入100mL浓硝酸中,最后铜有剩余,其NO3-离子物质的量变化如图所示,请回答下列问题:
(1)开始反应时浓硝酸的物质的量浓度为______mol/L.
(2)铜与浓硝酸反应生成的气体在标准状况下的体积(不考虑NO2与N2O4的平衡)为______L.
(3)硝酸完全反应后消耗铜的物质的量n(Cu)是______mol.
(4)应再往此反应体系中滴加______mL 2mol/L的硫酸才能使剩余的铜恰好完全溶解.已知此过程中NO3-的还原产物为NO.
(5)a g铜全部溶于一定量的浓硝酸中,测得生成的气体在标准状况下的体积(不考虑NO2与N2O4的平衡)为b L,为消除污染,将生成的气体通入NaOH溶液中,气体被完全吸收.
已知:NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH→NaNO3+NaNO2+H2O
如果NO、NO2混合气体用NOx表示,被NaOH溶液完全吸收时,x的取值范围______;生成NaNO2的物质的量是mol;NaNO3的物质的量是mol.
(6)在常温下,把NO气体压缩到1.01×107Pa,再加热到50℃,发现气体的压强迅速下降,压强降至略小于原压强的,然后压强就不再改变.已知其中一种产物为N2O,则上述变化的化学方程式为______,______.气体的平均摩尔质量为M,则M的取值范围应该是______.
答案和解析
(1)由图可知,开始时n(NO
3-)=1.0mol,则n(HNO
3)=n(NO
3-)=1.0mol,则c(HNO
3)=
=10mol/L,故答案为:10;
(2)由图可知,反应结束时,溶液中NO3-为0.6mol,根据氮元素守恒,生成气体的物质的量为1.0mol-0.6mol=0.4mol,标况下二氧化氮的体积为0.4mol×22.4L/mol=8.96L,故答案为:8.96;
(3)溶液中溶质为硝酸铜,由图可知,反应结束时,溶液中NO3-为0.6mol,故消耗n(Cu)=n(硝酸铜)==0.3mol,故答案为:0.3;
(4)28.8g铜的物质的量为=0.45mol,故剩余Cu为0.45mol-0.3mol=0.15mol,
3 Cu+2 NO3-+8 H+=3Cu2++2NO↑+4H2O
3 2 8
0.15mol n(H+)
则n(H+)==0.4mol,故n(H2SO4)=0.2mol,则需要硫酸体积为=0.1L=100mL,
故答案为:100;
(5)由方程式可知,NO单独不能被吸收,NO和NO2混合气体被NaOH溶液被完全吸收,满足n(NO2):n(NO)≥1,当n(NO2):n(NO)=1时x值最小,x最小值为=1.5,因为混有NO,所以x最大值<2,故x的取值范围为1.5≤x<2;
纵观整个过程,Cu失去的电子等于硝酸生成亚硝酸钠时获得的电子,根据电子转移守恒,n(NaNO2)=n(Cu)==mol,根据N元素守恒,可知n(NaNO3)=n(气体)=-mol=(-)mol,
故答案为:1.5≤x<2;;(-);
(6)在常温下,把NO气体压缩到1.01×107Pa,再加热到50℃,发现气体的压强迅速下降,压强降至略小于原压强的,然后压强就不再改变.已知其中一种产物为N2O,依据原子个数守恒可知该反应为:3NO=N2O十NO2,因为存在2NO2
N2O4,即生成的NO2又双聚成N2O4,导致气体分子数减少,压强降至略小于原压强的,
若只发生反应:3NO=N2O十NO2,气体的平均摩尔质量最小,此时M==45g/mol,
若二氧化氮完全转化为四氧化二氮时,气体的平均摩尔质量最大,1molNO2得到0.5molN2O4,
则此时M=1mol×44g/mol+0.5mol×92g/mol |
1mol+0.5mol |
=60g/mol,
综上分析,可知45g/mol<M<60g/mol,
故答案为:3NO=N2O十NO2;2NO2
N2O4;45g/mol<M<60g/mol.