硝酸与金属反应是硝酸的重要化学性质之一,请阅读下文并解答有关问题.
(1)ag铜与bmL浓HNO3充分反应后得到V1L红棕色气体X,且溶液中余下cg铜;再将此红棕色气体通过水变成V2L无色气体Y(气体已转换成标准状况下的体积,设题中产生的氮的化合物分子中均含有一个氮原子.)
①当反应生成X气体时有多少克氮元素被还原?
②计算X气体中各组分的物质的量.
(2)若在(1)反应余下的溶液中加入过量的稀H2SO4使留下的cg铜恰好完全溶解;此时溶液中只留下一种盐.
①写出此时发生的化学反应方程式
②计算a与c的质量比及浓HNO3的物质的量浓度.
(1)铜与浓硝酸反应的方程式为:发生的反应有:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,随着反应的进行,硝酸浓度降低,则发生:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,则红棕色气体为NO2和NO的混合物,
①根据N元素守恒,被还原的硝酸即为生成NO2和NO的物质的量,n(NO2)+n(NO)=
mol,V1 22.4
m(N)=
mol×14g/mol=V1 22.4
g,7V1 11.2
答:当反应生成X气体时有
g氮元素被还原;7V1 11.2
②再将此红棕色气体通过水变成V2L无色气体Y,发生反应为:3NO2+H2O=2HNO3+NO,
设混合气体中含有xLNO,yLNO2,
则:
,x+y=V1
y+x=V21 3
解之得:x=
,y=3V2-V1 2 3V1-3V2 2
所以:n(NO)=
mol,n(NO2)=3V2-V1 44.8
mol,3V1-3V2 44.8
答:X气体中各组分的物质的量分别为:n(NO)=
mol,n(NO2)=3V2-V1 44.8
mol;3V1-3V2 44.8
(2)①反应后溶液中含有NO3-,NO3-在酸性条件下具有强氧化性,能继续与Cu反应,最终产物为CuSO4,反应的方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4═4CuSO4+2NO↑+4H2O,
答:发生的化学反应方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4═4CuSO4+2NO↑+4H2O;
②反应的方程式为3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4═4CuSO4+2NO↑+4H2O,
由方程式可知:加入硫酸前与加入硫酸后的Cu的物质的量之比为1:3,
则总的Cu的物质的量与加入硫酸后的Cu的物质的量之比为(1+3):3=4:3,
质量比为:4:3,
n(Cu(NO3)2)=2×
×ag 64g/mol
=1 4
mola 128
根据N元素守恒计算总n(HNO3),
n总=n(NO2)+n(NO)+2n(Cu(NO3)2)=
mol+2×V1 22.4
×ag 64g/mol
=(1 4
+V1 22.4
)mola 128
所以:浓HNO3的物质的量浓度为:c=
=n V
mol/L,1000(
+a 128
)V1 22.4 b
答:a与c的质量比及浓HNO3的物质的量浓度分别为:4:3;
mol/L.1000(
+a 128
)V1 22.4 b