Question

將32g銅與600 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解產生的NO和NO₂混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L。請回答：標況下，NO和NO₂的體積各為多少L？

Answer 1

解：n(NO₂)+n(NO)=V/V_m="11.2L" / 22.4L/mol=0.5mol
設NO₂為xmol，NO為(0.5-x)mol                            2分
Cu+4HNO₃(濃)=Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O
x/2                          x                             2分
3Cu+8HNO₃(稀)=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O
3/2（0.5-x）                    0.5-x                          2分
[x/2+3/2(0.5-x)]×64=32
x=0.25                                        2分
所以V(NO₂)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L
V(NO)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L                      2分
答：NO和NO₂的體積各為5.6L。

試題分析：銅與濃硝酸反應生成NO₂氣體，隨著反應的進行，濃硝酸變為稀硝酸，銅與稀硝酸反應生成NO氣體；由m/M可知反應共消耗的n(Cu)=0.5mol，設與濃硝酸反應的n(Cu)=xmol，則與稀硝酸反應的n(Cu)=(0.5—x)mol；由V/Vm可知反應共生成的n(混合氣體)=0.5mol，設濃硝酸反應生成的n(NO₂)=ymol，與稀硝酸反應生成的n(NO)=(0.5—y)mol；Cu+4HNO₃(濃)=Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O中NO₂與Cu的物質的量之比等于系數之比，則y=2x；而3Cu+8HNO₃(稀)=3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O中NO與Cu的物質的量之比等于系數之比，則(0.5—y)/ (0.5—x)=2/3；解上述方程組可知，x=1/8，y=1/4，則n(NO)=0.25mol，n(NO₂)=0.25mol；由n?V_m可知V(NO)=5.6L，V(NO₂)=5.6L。