Question

【題目】往硫酸與硝酸的混合溶液中投入一塊未除氧化膜的鋁箔，微熱使之完全反應，產生2.24 L （已折算為標準狀況）NO與H2的混合氣體，且該混合氣體的平均摩爾質量為13.20 g/mol。

(1)混合氣體中NO的體積分數為_________。

(2)若將所得混合氣體與一定量的氧氣在一定條件下充分反應后，恰好全部轉化為硝酸溶液。則所用氧氣在標準狀況下的體積為_________L。

(3)向鋁箔與混酸反應后的溶液中趁熱加入一定質量的(NH4)2SO4，冷卻后全部溶液正好轉化為40.77 g鋁銨礬晶體[化學式：NH4Al(SO4)2·12H2O，式量：453]。

①原鋁箔中金屬鋁的質量為_________g。氧化膜的物質的量為___________mol。

②計算原混酸中硫酸的質量分數（保留三位小數，寫出計算過程）。___________。

Answer 1

【答案】40% 1.344L 2.16g 0.005mol

【解析】

（1）根據總物質的量及平均摩爾質量列方程組解得；（2）根據原子守恒分析解答；（3）根據反應中元素守恒及轉移電子守恒分析解答。

（1）混合氣體的物質的量為 ，令NO與H2的物質的量分別為xmol、ymol，則：x+y=0.1，，聯(lián)立方程，解得x=0.04，y=0.06，故NO的體積分數為，故答案為：40%；

（2）NO轉化為HNO3，H2中氫原子反應后存在于HNO3、H2O中，由（1）中計算可知n(NO)=0.04mol、n(H2)=0.06mol，由氮原子守恒可得n(HNO3)=n(NO)=0.04mol，由H原子守恒可知2n(H2)=2n(H2O)+n(HNO3)，即0.06mol×2=2n(H2O)+0.04mol，解得n(H2O)=0.04mol，根據氧原子守恒有：2n(O2)+n(NO)=3n(HNO3)+n(H2O)，故2n(O2)+0.04mol=3×0.04mol+0.04mol，解得n(O2)=0.06mol，故V(O2)=0.06mol×22.4L/mol=1.344L，故答案為：1.344L；

（3）①根據電子轉移守恒，鋁箔中n(Al)=，故m(Al)=0.08mol×27g/mol=2.16g，40.77g鋁銨礬晶體的物質的量為，由鋁元素守恒可知，2n(Al2O3)+0.08mol=0.09mol，故n(Al2O3)=0.005mol，故答案為：2.16g；0.005mol；

②根據銨根守恒可知n[(NH4)2SO4]= ，故m[(NH4)2SO4]=0.045mol×132g/mol=5.94g，根據硫酸根守恒可知n(H2SO4)=0.09mol×20.045mol=0.135mol，故m(H2SO4)=0.135×98g=13.23g，m(Al2O3)=0.005mol×102g/mol=0.51g，m(混酸)+m(鋁箔)+m[(NH4)2SO4]m(氣體)=m(鋁銨礬晶體)，故m(混酸)+2.1g+0.51g+5.94g0.1mol×13.2g/mol=40.77g，故m(混酸)=40.77g2.16g0.51g5.94g+0.1mol×13.2g/mol=33.48g，故原混酸中硫酸的質量分數為，故答案為：。