问题 计算题

已知:CuS、Cu2S是两种黑色不溶于水的固体,但一定条件下都能与稀HNO3反应,用离子方程式表示为:

①3CuS+8H+8NO3=3Cu2+3SO42+8NO↑+4H2O

②3Cu2S+16H+10NO3=6Cu2+3SO42+10NO↑+8H2O

现有不同质量的四份CuS、Cu2S的混合物样品分别和100mL物质的量浓度5mol/L稀硝酸充分反应,所取样品质量与产生气体体积(标准状况下测定)如下表所示:

实验序号abc
样品质量(g)9.612.864.0
气体体积(L)5.046.72V
 

试回答下列问题(不考虑硝酸的挥发以及溶液体积变化):

(1)a组实验结束后,溶液中c(NO3)=         

(2)b组实验结束后,溶液的pH=           

(3)通过计算分析实验c组中产生气体的体积(V)范围                    

答案

(1)2.75mol/L

(2) 0

(3)7L< V <11.2L

(1)设9.6g的样品中CuS的物质的量为x,Cu2S的物质的量为y

96x+160y=9.6           8x/3+10y/3=0.225

解得:xy=0.0375mol, c(NO3)= (0.5mol-0.225 mol)/0.4L=2.75mol/L

(亦可根据N原子守恒来求)

(2)设12.8g的样品中CuS的物质的量为x,Cu2S的物质的量为y

96x+160y=12.8

8x/3+10y/3=0.3

解得:xy=0.05mol

根据方程式①、②可知消耗n(H)=0.05mol×8/3+0.05mol×16/3=0.4mol

故剩余n(H)=0.1mol,c(H)=1mol/L  pH=0

(3)首先判断64g样品中CuS、Cu2S的物质的量皆为0.25mol,分别跟0.5mol硝酸反应时均过量。因此采用极端假设法思考:

若HNO3均与CuS反应:硝酸不足,则V(NO)=0.5mol×22.4L/mol=11.2L

若HNO3均与Cu2S反应:硝酸不足,则V(NO)=0.5mol×10/16×22.4L/mol=7L

所以:c中产生气体体积(V)等于7L< V <11.2L。

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