自然界中，金属硫化物矿床常因发生表生氧化及次生富集作用，产生辉铜矿（Cu2S）与铜蓝（CuS）．已知：Cu2S、CuS是两种不溶于水的黑色固体，在一定条件下都能与稀HNO3反应：①3CuS+8H++8NO3-

Question

自然界中，金属硫化物矿床常因发生表生氧化及次生富集作用，产生辉铜矿（Cu₂S）与铜蓝（CuS）．
已知：Cu₂S、CuS是两种不溶于水的黑色固体，在一定条件下都能与稀HNO₃反应：
①3CuS+8H⁺+8NO₃^-→3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O
②3Cu₂S+16H⁺+10NO₃^-→6Cu²⁺+3SO₄^2-+10NO↑+8H₂O
现将三份质量不同的某Cu₂S和CuS混合物样品分别与100mL 5mol/L的稀硝酸充分反应，样品质量与产生气体的体积（已折合成标准状况）如表所示：

实验编号	甲	乙	丙
样品质量（g）	9.6	12.8	64.0
气体体积（L）	5.04	6.72	V

试回答下列问题（不考虑硝酸的挥发以及溶液体积变化）：
（1）用质量分数为0.63、密度为1.42g/cm³的浓硝酸配置100mL、5mol/L的稀硝酸，需浓硝酸的体积为___．（保留1位小数）
（2）甲实验结束后，溶液中c（NO₃^-）=___．
（3）混合物样品中Cu₂S、CuS的物质的量之比是多少？（写出计算过程）
（4）乙实验结束后，溶液中氢离子的浓度是多少？（写出计算过程）
（5）计算丙实验中产生气体的体积（V）．（写出计算过程）

Answer 1

（1）质量分数为0.63、密度为1.42g/cm³的浓硝酸的浓度为：(1000×1.42×0.63)/(63)mol/L=14.2mol/L，配制100mL、5mol/L的稀硝酸，配制过程中硝酸的物质的量不变，则需要该浓硝酸的体积为：(0.1L×5mol/L)/(14.2mol/L)≈0.0352L=35.2mL，
故答案为：35.2mL；
（2）根据甲、乙数据可知甲中硝酸过量，根据氮原子守恒可知被还原的硝酸的物质的量是5.04L÷22.4L/mol=0.225mol，则剩余硝酸根的物质的量是0.1L×5mol/L-0.225mol=0.275mol，剩余反应后溶液中c（NO₃^-）=0.275mol÷0.1L=2.75mol/L，
故答案为：2.75mol/L；
（3）生成6.72L气体需要样品质量为9.6g×(6.72L)/(5.04L)=12.8g，说明乙中混合物恰好完全反应，
设12.8g的样品中CuS的物质的量为x，Cu₂S的物质的量为y，生成NO为(6.72L)/(22.4L/mol)=0.3mol，则：
96x+160y=12.8
(8)/(3)x+(10)/(3)y=0.3
解得：x=y=0.05mol
所以混合物样品中Cu₂S、CuS的物质的量之比为：1：1，
答：混合物样品中Cu₂S、CuS的物质的量之比1：1；
（4）根据方程式①、②可知消耗n（H⁺）=0.05mol×(8)/(3)+0.05mol×(16)/(3)=0.4mol，故氢离子的浓度减小c（H⁺）=(0.4mol)/(0.1L)=4mol/L，所以剩余氢离子浓度为：c（H⁺）=5mol/L-4mol/L=1mol/L，
答：乙实验结束后，溶液中氢离子的浓度为1mol/L；
（5）100mL 5mol/L的稀硝酸中含有硝酸的物质的量为：5mol/L×0.1L=0.5mol，
根据（3）可知，64g样品中CuS、Cu₂S的物质的量为：n（Cu₂S）=n（CuS）=0.05mol×(64g)/(12.8g)=0.25mol，
若HNO₃只与CuS反应：3CuS+8H⁺+8NO₃^-→3Cu²⁺+3SO₄^2-+8NO↑+4H₂O，0.25molCuS完全反应消耗硝酸：0.25mol×(8)/(3)>0.5mol，硝酸不足，则根据反应可知生成NO的物质的量为：0.5mol，标况下NO体积为：V（NO）=0.5mol×22.4L/mol=11.2L；
若HNO₃只与Cu₂S反应：3Cu₂S+16H⁺+10NO₃^-→6Cu²⁺+3SO₄^2-+10NO↑+8H₂O，0.25molCu₂S消耗硝酸：0.25mol×(16)/(3)>0.5mol，硝酸不足，根据反应可知生成NO的物质的量为：0.5mol×(10)/(16)=(5)/(16)mol，标况下NO体积为：22.4L/mol×(5)/(16)mol=7L，
所以丙中产生气体体积（V）为：7L<V<11.2L，
答：丙实验中产生气体的体积为：7L<V<11.2L．