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本文格式為Word版,下載可任意編輯——有關(guān)銅鎂合金的典型計(jì)算題賞析華煒
一、計(jì)算合金的質(zhì)量
例1wg銅鎂合金完全溶于一定濃度的濃HNO3中,反應(yīng)中HNO3被還原,只產(chǎn)生17.92LNO2和1.344LN2O4(均已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況),在反應(yīng)后的溶液中參與足量的燒堿溶液,生成34.04g沉淀。則w的數(shù)值為(
)。
A.16.28B.18.00C.18.40D.18.88
解析由題意可知,n(NO2)=17.92L÷22.4L·mol-1=0.8mol,n(N2O4)=1.344L÷22.4L·mol-1=0.06mol;因HNO3+e-→NO2,2HNO3+2e-→N2O4,則HNO3生成NO2和N2O4得到電子的物質(zhì)的量為0.8mol×1+0.06mol×2=0.92mol;根據(jù)氧化劑得到的電子數(shù)與還原劑失去的電子數(shù)守恒原則可知,金屬失去電子的物質(zhì)的量為0.92mol;根據(jù)電荷守恒原則可知,Cu2+和Mg2+生成沉淀需結(jié)合OH-的物質(zhì)的量為0.92mol;根據(jù)質(zhì)量守恒原則可知,生成沉淀的質(zhì)量等于銅鎂合金的質(zhì)量與OH-的質(zhì)量之和,即wg+0.92mol×17g·mol-1=34.04g,解得w=18.40。答案為C。
二、計(jì)算生成沉淀的質(zhì)量
例2將銅鎂合金ag投入到一定量的稀HNO3中,二者恰好反應(yīng)完全,合金完全溶解并收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的NO1.792L,然后向反應(yīng)液中參與3mol·L-1NaOH溶液80mL,金屬陽(yáng)離子恰好完全生成沉淀,則得到沉淀的質(zhì)量為(
)。
A.(a+4.56)g
B.(a+4.08)g
C.(a+6.64)g
D.(a+8.68)g
解析根據(jù)質(zhì)量守恒原則可知,當(dāng)金屬陽(yáng)離子恰好完全生成沉淀時(shí),生成沉淀的質(zhì)量m(沉淀)=m(金屬)+m(OH-);而OH-的物質(zhì)的量n(OH-)=3mol·L-1×0.08L=0.24mol,m(OH-)=0.24mol×17g·mol-1=4.08g;則m(沉淀)=ag+4.08g=(a+4.08)g。答案為B。
三、計(jì)算生成還原產(chǎn)物的體積
例3將8.00g銅鎂合金投入某HNO3中,銅鎂合金恰好完全溶解,生成NO和NO2混合氣體,向所得溶液中參與6mol·L-1NaOH溶液100mL時(shí),金屬陽(yáng)離子恰好完全生成沉淀,則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成的氣體的體積可能為(
)。
A.3.36LB.4.48LC.8.96L
D.13.44L
解析因金屬失去的電子數(shù)等于金屬陽(yáng)離子所帶的正電荷數(shù),等于金屬陽(yáng)離子生成沉淀結(jié)合OH-的數(shù)目,則金屬失去電子的物質(zhì)的量為6mol·L-1×0.1L=0.6mol;因HNO3+3e-→NO,HNO3+e-→NO2,根據(jù)得失電子守恒原子可知,硝酸生成NO和NO2混合氣體得到電子的物質(zhì)的量為0.6mol;若全部生成NO,則生成0.2molNO,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L;若全部生成NO2,則生成0.6molNO2,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為13.44L;而實(shí)際上生成NO和NO2混合氣體,則其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積在4.48L~13.44L之間。答案為C項(xiàng)。
四、通過計(jì)算確定還原產(chǎn)物的成分
例4將22.4g的Cu-Mg合金投入足量的某HNO3中,合金完全溶解,生成的氣體R全部逸出,然后向反應(yīng)后所得溶液中參與足量的氫氧化鈉溶液,產(chǎn)生42.8g沉淀,則所得氣體R的成分可能是(
)。
A.n(NO2)=0.6mol和n(NO)=0.6mol
B.n(NO2)=0.6mol和n(N2O4)=0.2mol
C.n(NO2)=0.4mol、n(NO)=0.2mol和n(N2O4)=0.1mol
D.n(NO)=1.2mol
解析反應(yīng)中,Cu→Cu2+→Cu(OH)2,Mg→Mg2+→Mg(OH)2,由此可知固體增加的質(zhì)量為OH-的質(zhì)量,則Cu2+和Mg2+生成沉淀結(jié)合OH-的物質(zhì)的量為n(OH-)=(42.8g-22.4g)÷17g·mol-1=1.2mol;從而可知,Cu和Mg失去電子的物質(zhì)的量為1.2mol;因HNO3+e-→NO2,HNO3+3e-→NO,2HNO3+2e-→N2O4;對(duì)于A項(xiàng),HNO3得到電子的物質(zhì)的量為0.6mol+0.6mol×3=2.4mol≠1.2mol,A項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于B項(xiàng),HNO3得到電子的物質(zhì)的量為0.6mol+0.1mol×2=0.8mol≠1.2mol,B項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于C項(xiàng),HNO3得到電子的物質(zhì)的量為0.4mol+0.2mol×3+0.1mol×2=1.2mol,C項(xiàng)正確;對(duì)于D項(xiàng),HNO3得到電子的物質(zhì)的量為1.2mol×3=3.6mol≠1.2mol,D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案為C。
五、有關(guān)綜合計(jì)算
例5將一定量的Cu-Mg合金參與稀HNO3中,二者恰好完全反應(yīng),假設(shè)反應(yīng)過程中還原產(chǎn)物只有NO,在反應(yīng)后的溶液中參與3mol·L-1氫氧化鈉溶液至沉淀完全,已知生成沉淀的質(zhì)量比原合金的質(zhì)量多5.1g,則以下表達(dá)中正確的是(
)。
A.參與Cu-Mg合金的質(zhì)量可能為9.6g
B.沉淀完全時(shí)消耗氫氧化鈉溶液的體積為150mL
C.加入反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為0.4mol
D.溶解合金時(shí)產(chǎn)生NO氣體的體積為0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
解析生成沉淀的質(zhì)量比原合金的質(zhì)量增加5.1g,則金屬離子生成沉淀消耗OH-的質(zhì)量為5.1g,即消耗OH-的物質(zhì)的量為5.1g÷17g·mol-1=0.3mol;因金屬離子結(jié)合OH-的物質(zhì)的量與反應(yīng)中金屬失去電子的物質(zhì)的量相等,則金屬失去電子的物質(zhì)的量為0.3mol;因HNO3+3e-→NO↑,根據(jù)得失電子守恒原則可知,HNO3得到電子的物質(zhì)的量為0.3mol,則生成NO的物質(zhì)的量為0.1mol,其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L,D項(xiàng)錯(cuò)誤。因金屬失去電子的物質(zhì)的量為0.3mol,則金屬離子帶0.3mol正電荷,根據(jù)電荷守恒原則可知,金屬離子與0.3molNO-3結(jié)合生成硝酸鹽;根據(jù)氮原子的物質(zhì)的量守恒原則可知,加入反應(yīng)的HNO3的物質(zhì)的量為0.3mol+0.1mol=0.4mol,C項(xiàng)正確。因沉淀完全時(shí)消耗0.3molNaOH,則消耗NaOH溶液的體積為0.3mol÷3mol·L-1=0.1L=100mL,B項(xiàng)錯(cuò)誤。因鎂、銅失去電子均生成正二價(jià)金屬離子,而鎂、銅共失去0.3mol電子,則鎂、銅的物質(zhì)的量為0.15mol,若全是鎂,其質(zhì)量為0.15mol×24g·mol-1=3.6g;若全是銅,其質(zhì)量為0.15mol×64g·mol-1=9.6g;而事實(shí)上是
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