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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-
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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++3SO42-+8NO↑+4H2O
②3Cu2S+16H++10NO3-→6Cu2++3SO42-+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:
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)
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++3SO42-+8NO↑+4H2O
②3Cu2S+16H++10NO3-→6Cu2++3SO42-+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 |
(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)
▼优质解答
答案和解析
(1)质量分数为0.63、密度为1.42g/cm3的浓硝酸的浓度为:
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:
≈0.0352L=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×
=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
=0.3mol,则:
96x+160y=12.8
x+
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×
+0.05mol×
=0.4mol,故氢离子的浓度减小c(H+)=
=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×
=0.25mol,
若HNO3只与CuS反应:3CuS+8H++8NO3-→3Cu2++3SO42-+8NO↑+4H2O,0.25molCuS完全反应消耗硝酸:0.25mol×
>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++3SO42-+10NO↑+8H2O,0.25molCu2S消耗硝酸:0.25mol×
>0.5mol,硝酸不足,根据反应可知生成NO的物质的量为:0.5mol×
=
mol,标况下NO体积为:22.4L/mol×
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.
1000×1.42×0.63 |
63 |
0.1L×5mol/L |
14.2mol/L |
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 |
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 |
96x+160y=12.8
8 |
3 |
10 |
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 |
16 |
3 |
0.4mol |
0.1L |
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 |
若HNO3只与CuS反应:3CuS+8H++8NO3-→3Cu2++3SO42-+8NO↑+4H2O,0.25molCuS完全反应消耗硝酸:0.25mol×
8 |
3 |
若HNO3只与Cu2S反应:3Cu2S+16H++10NO3-→6Cu2++3SO42-+10NO↑+8H2O,0.25molCu2S消耗硝酸:0.25mol×
16 |
3 |
10 |
16 |
5 |
16 |
5 |
16 |
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.
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