《2025年赢在微点化学》

4. 在100 mL稀硝酸和稀硫酸组成的混合溶液中，两种酸的物质的量浓度之和为0.4 mol·L⁻¹。向该溶液中加入足量的铜粉后加热，充分反应后，所得溶液中Cu²⁺的物质的量浓度最大值为________(反应前后溶液体积变化忽略不计)。

答案： 答案 0.24 mol·L⁻¹。解析 反应的离子方程式为3Cu + 2NO₃⁻ + 8H⁺ = 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O，铜足量，由上述反应方程式可知，NO₃⁻和H⁺的物质的量之比为1∶4时，反应生成的铜离子物质的量最大，设HNO₃、H₂SO₄的物质的量分别为x、y，则n(NO₃⁻)∶n(H⁺)=x∶(x + 2y)=1∶4，x + y = 0.4 mol·L⁻¹×0.1 L，解得x = 0.016 mol、y = 0.024 mol，由方程式可知，生成铜离子的物质的量为0.016 mol×$\frac{3}{2}$ = 0.024 mol，故铜离子的最大浓度为$\frac{0.024 mol}{0.1 L}$ = 0.24 mol·L⁻¹。

5. 将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO₂混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。回答下列问题：
(1)NO的体积为________ L，NO₂的体积为________ L。
(2)参加反应的HNO₃的物质的量是________。
(3)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L⁻¹的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为____________________ mol·L⁻¹。
(4)欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO₃，至少需要30％的双氧水________ g。

答案： 答案
(1)5.824 5.376
(2)1.52 mol
(3)$\frac{aV×10^{-3}+0.5}{0.14}$
(4)57.8。解析
(1)n(Cu) = $\frac{32.64 g}{64 g·mol^{-1}}$ = 0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO₂的物质的量为y。根据气体在标准状况下的总体积为11.2 L，有x + y = 0.5 mol。根据得失电子守恒，有3x + y = (0.51×2) mol。解得x = 0.26 mol，y = 0.24 mol。则V(NO) = 0.26 mol×22.4 L·mol⁻¹ = 5.824 L，V(NO₂) = 11.2 L - 5.824 L = 5.376 L。
(2)参加反应的HNO₃分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO₃)₂；另一部分被还原成NO₂和NO，所以参加反应的HNO₃的物质的量为0.51 mol×2 + 0.5 mol = 1.52 mol。
(3)HNO₃在反应中一部分变成气体，一部分以NO₃⁻的形式留在溶液中。变成气体的HNO₃的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu²⁺全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO₃，其物质的量为10⁻³aV mol，也就是以NO₃⁻形式留在溶液中的HNO₃的物质的量为10⁻³aV mol。所以，c(HNO₃) = $\frac{aV×10^{-3}+0.5}{0.14}$ mol·L⁻¹。
(4)由得失电子守恒得2×n(Cu) = 2×n(H₂O₂)，$\frac{32.64 g}{64 g·mol^{-1}}$×2 = n(H₂O₂)×2，n(H₂O₂) = 0.51 mol，则m(H₂O₂) = 17.34 g。需30%的双氧水$\frac{17.34 g}{30\%}$ = 57.8 g。

6. 为了探究NO₃⁻的氧化性，某实验小组以一定的气体流速分别向等量的煮沸和未煮沸的Ba(NO₃)₂溶液中通入SO₂，测定溶液pH变化(装置如图1所示)，测定结果如图2、图3所示。


(1)根据图2猜想：实验时NO₃⁻在无溶解氧条件下氧化性极弱。
验证：用图1装置(药品可替换)做下表实验，完成表中实验操作。

(2)根据图3推测：存在溶解氧时，通入Ba(NO₃)₂溶液中的SO₂变为________，溶液酸性明显增强；酸性增强可提高NO₃⁻的氧化性，与SO₂反应使溶液pH进一步下降。查阅资料得知前一步反应的活化能比后一步反应的活化能略大。画出SO₂通入未煮沸的BaCl₂溶液中时，溶液的pH变化图。

答案：
答案
(1)将煮沸的硝酸钡溶液替换为等量的煮沸的水，然后以相同的流速通入二氧化硫，测定溶液pH的变化。
(2)H₂SO₄。 。
解析
(1)如果实验时SO₂在无溶解氧条件下氧化性极弱，则溶液pH下降的原因是SO₂与H₂O发生反应生成H₂SO₃。验证猜想可以将煮沸的硝酸钡溶液替换为等量煮沸的水进行对比实验，具体操作为将煮沸的硝酸钡溶液替换为等量的煮沸的水，然后以相同的流速通入二氧化硫，测定溶液pH的变化。
(2)未煮沸的Ba(NO₃)₂溶液中有O₂，氧气具有氧化性，通入SO₂后发生反应SO₂ + H₂O = H₂SO₃、2H₂SO₃ + O₂ = 2H₂SO₄。氯化钡溶液和硝酸钡溶液的区别在于Cl⁻不能将亚硫酸氧化为硫酸，但是溶解的氧气仍会将亚硫酸氧化为硫酸，又因为氧气氧化H₂SO₃的反应活化能能较大，则该反应的反应速率小于硝酸钡存在时的反应速率，且600 s时溶液酸性要稍弱。