Question

一道化学题，0.03mol的铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物(NO,NO2,N2O4)混合气体0.05

一道化学题，0.03mol的铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物(NO,NO2,N2O4)混合气体0.05mol.该混和气体的平均相对分子质量是多少？

Answer 1

该过程中，共发生以下反应
①Cu+4HNO3（浓）====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
②3Cu+8HNO3（稀）====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
③2NO2==可逆==N2O4
设混合气体中NO x mol，NO2 y mol，N2O4 z mol
生成x mol NO，转移3x mol e-，
z mol N2O4相当于生成2z mol NO2，生成y mol NO2 ，z mol N2O4 转移(y+2z) mol e-
根据0.03molCu→Cu(NO3)2，转移0.06mol e-，可得
3x+y+2z=0.06 ①
又混合气体总物质的量为0.05mol，可得
x+y+z=0.05 ②

该混和气体的平均相对分子质量的表达式
Mr=（30x+46y+92z）/0.05=600x+920y+1840z ③
将①②式代入③式，得
Mr=-2160x+55.2
根据x,y,z≥0，得0≤x≤0.005
代入③式，得：44.4≤Mr≤55.2

Answer 2

0.03mol的铜转移电子0.06mol，一个四氧化二氮可以看做是两个二氧化氮， Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 2NO2=N2O4(可逆) 设四氧化二氮为z摩尔，转化为四氧化二氮的二氧化氮为2z，设0.05中二氧化氮为y，那么反应中共生成y+2z的二氧化氮设一氧化氮有x，那么，x+y+z=0.05 根据电子守恒，又有：3x+y+2z=0.06 两式想减，整理，得到y、z用x表示的表达式：y=x+0.04, z=-2x+0.01 根据求混合气体平均分子量的方法，知道：平均分子量为5200x+55.2 而y、z均为大于等于0的数值，可以算出x的取值范围是0~0.005之间将这一范围带入平均分子量表达式，得到平均分子量范围是：55.2~81.2 （具体数字你再算算吧……我计算不准的~~）