Question

（1）N_A為阿伏加德羅常數(shù)。25℃時，1g水中含H⁺離子個數(shù)約為__________N_A。
（2）通過氨的催化氧化法制取硝酸，在此全過程中，理論上氨與所耗氧氣的物質(zhì)的量比為__________,這樣所得硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____________。
（3）往含0．2 mol NaOH和0．1 mol Ca(OH)₂的混合溶液中持續(xù)穩(wěn)定地通入CO₂氣體0．5 mol。請以CO₂的量為橫坐標(biāo)，以溶液中離子的總量為橫坐標(biāo)，畫出離子總量隨CO₂加入量變化的折線圖。(不計(jì)弱電解質(zhì)的電離和鹽的水解)

（4）某研究性學(xué)習(xí)小組擬用銅屑與氧化銅混合物與硫酸和硝酸組成的混酸反應(yīng)來制取CuSO₄·5H₂O晶體，混酸中硝酸的還原產(chǎn)物為NO，反應(yīng)過程中不產(chǎn)生SO₂，反應(yīng)后的溶液中不含Cu（NO₃）₂， 反應(yīng)中固體完全溶解，兩種酸均恰好完全反應(yīng)。設(shè)固體混合物的總質(zhì)量為480 g，其中銅屑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．4， 480g固體混合物與一定量混酸微熱后，充分反應(yīng)，冷卻恰好只得到CuSO₄·5H₂O，試求原混酸中H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出計(jì)算過程）

Answer 1

（1）10^-10  (2分)
（2）1：2  0．778   (4分)
（3）
(0,0．7) (0．1,0．4) (0．2,0．3) (0．3,0．4) (0．4,0．7) (0．5,0．7)  (5分)
（4）(4分)解 m(Cu) = 480×0．4=192g  m(CuO)=480g-192g=288g
n(Cu) =192/64=3mol， n(CuO) = 288/80=3．6mol （1分）
n(Cu) +n(CuO)="3mol" +3．6mol = 6．6mol
由Cu守恒得： n(H₂SO₄)=n(CuSO₄·5H₂O)=6．6mol（1分）
m(CuSO₄·5H₂O)=6．6mol×250g/mol=1650g
設(shè)HNO₃為xmol ,由得失電子數(shù)相同得： 2×480×0．4/64=3x     x=2  
n(HNO₃) ="2mol" 則放出NO為2mol，質(zhì)量為2×30=60g（1分）
根據(jù)質(zhì)量守恒：m(溶液)=1650+2×30-480=1230g（1分）
所以，H₂SO₄%=6．6×98/12300×100％=52．6%（1分）

試題分析：（1）水電離出的C(H⁺)=1．0×10^-7mol?L?¹, 1g水中含H⁺為：1g÷1000g/L×1．0×10^-7mol?L?¹=10^-10mol。
（2）氨的催化氧化法制取硝酸發(fā)生如下反應(yīng)：4NH₃+5O₂4NO+6H₂O、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃,所以氨與所耗氧氣的物質(zhì)的量比為：1:2；根據(jù)化學(xué)方程式可以看出：生成4molHNO₃，最終得4molH₂O，所得硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=4mol×63g/mol÷(4mol×63g/mol+4mol×18g/mol)= 0．778。
（3）通入CO₂前，0．2 mol NaOH和0．1 mol Ca(OH)₂的混合溶液共含離子0．7mol，折線起點(diǎn)坐標(biāo)(0,0．7)，通入CO₂首先發(fā)生反應(yīng)：CO₂+Ca²⁺+2OH?=CaCO₃↓+H₂O，完全反應(yīng)消耗0．1molCO₂，減少0．3mol離子，得轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)(0．1,0．4)，繼續(xù)通入CO₂，發(fā)生第2步反應(yīng)：CO₂+2OH?=CO₃²?+H₂O ,本步反應(yīng)消耗CO₂ 0．1mol，離子減少0．1mol，得第2個轉(zhuǎn)折點(diǎn)(0．2,0．3)，第3步反應(yīng)：CO₂+CO₃²?+H₂O=2HCO₃?，消耗CO₂ 0．1mol，離子增加0．1mol，得第3個轉(zhuǎn)折點(diǎn)(0．3,0．4)，第4步反應(yīng)：CO₂+CaCO₃+H₂O=Ca²⁺+2HCO₃?，消耗CO₂ 0．1mol，離子增加0．3mol，得第4個轉(zhuǎn)折點(diǎn)(0．4,0．7)，因?yàn)椴挥?jì)弱電解質(zhì)的電離和鹽的水解，再通入CO₂，離子濃度不變，得終點(diǎn)(0．5,0．7)，連接各點(diǎn)得轉(zhuǎn)折線。
（4）硫酸的質(zhì)量根據(jù)元素守恒求算，n(H₂SO₄)=n(CuSO₄·5H₂O)="n(Cu)+n(CuO)," 題目已給條件：固體混合物的總質(zhì)量為480 g，銅屑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．4，分別求出Cu、CuO的質(zhì)量，進(jìn)而求出物質(zhì)的量；混酸溶液的質(zhì)量根據(jù)質(zhì)量守恒定律求算，反應(yīng)前固體混合物的質(zhì)量+混酸溶液的質(zhì)量=反應(yīng)后CuSO₄·5H₂O的質(zhì)量+NO的質(zhì)量，最后可求出H₂SO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。