题目内容
铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO3→Cu（NO3）2+NO↑+NO2↑+H2O （方程式未配平，不考虑2NO2? N2O4）．（1）硝酸在该反应中的作用是 ．
（2）0.004molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是 ，如果得到的NO和NO2物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是 ，在标准状况下若将收集NO和NO2的集气瓶倒立于水中，通入一定量的氧气充分反应后发现无气体剩余，则通入O2的体积为 ；所得溶液（假设溶质不扩散）的物质的量浓度是 ．
（3）如果参加反应的Cu和HNO3的物质的量之比是3：10，写出并配平该反应的离子方程式 ．
（4）如果没有对该反应中的某些物质的比例作限定，则方程式可能的配平系数有许多组．原因是 ．
【答案】分析：（1）反应中氮元素化合价由+5价降低为+2、+4价，体现硝酸氧化性，同时生成硝酸盐，硝酸体现酸性．
（2）铜失去2个电子形成Cu2+，失去的电子物质的量是铜的2倍，据此计算．
根据电子转移守恒计算NO、NO2的物质的量，根据铜元素守恒计算硝酸铜的物质的量，根据氮元素守恒可知参加反应的硝酸的物质的量n（HNO3）=2n[Cu（NO3）2]+n（NO2）+n（NO）．
根据方程式4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3，计算需要通入O2的物质的量，生成硝酸的物质的量，根据V=cVm计算氧气体积，溶液体积等于一氧化氮与二氧化氮的体积之和，根据c=
计算硝酸浓度．
（3）令铜为3mol，则HNO3为10mol，根据铜元素守恒可知，生成硝酸铜3mol，所以氧化剂作用的硝酸为10mol-6mol=4mol，令生成NO为xmol，则生成NO2为（4-x）mol，利用电子转移守恒列方程计算x值，据此书写离子方程式．
（4）该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．
解答：解：（1）反应中氮元素化合价由+5价降低为+2、+4价，体现硝酸氧化性，同时生成硝酸盐，硝酸体现酸性．
故答案为：氧化性、酸性．
（2）铜失去2个电子形成Cu2+，失去的电子物质的量是铜的2倍，0.004molCu被硝酸完全溶解后，
Cu失去的电子数是0.004mol×2×NAmol-1=0.008NA；
根据铜元素守恒，n[Cu（NO3）2]=n（Cu）=0.004mol，令NO、NO2的物质的量为ymol，
根据电子转移守恒有3y+y=0.004×2，解得y=0.002，根据氮元素守恒可知，参加反应的硝酸的物质的量
n（HNO3）=2n[Cu（NO3）2]+n（NO2）+n（NO）=0.004mol×2+0.002mol+0.002mol=0.012mol；
根据方程式4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知，需要通入O2的物质的量为
0.002mol×
+0.002mol×
=0.002mol，生成硝酸的物质的量为0.002mol+0.002mol=0.004mol，所以需要氧气的体积为
0.002mol×22.4L/mol=0.0448L=44.8ml；溶液体积等于一氧化氮与二氧化氮的体积之和，所以溶液的体积为
0.004mol×22.4L/mol=0.004×22.4L，所得溶液的物质的量浓度是
=
mol/L．
故答案为：0.008NA；0.012mol；44.8mL；
mol/L．
（3）令铜为3mol，则HNO3为10mol，根据铜元素守恒可知，生成硝酸铜3mol，所以氧化剂作用的硝酸为10mol-6mol=4mol，令生成NO为xmol，则生成NO2为（4-x）mol，根据电子转移守恒可知，3x+（4-x）×1=3×2，解得x=1，即生成NO为1mol，则生成NO2为3mol，反应离子方程式为3Cu+10H++4NO3-=3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O．
故答案为：3Cu+10H++4NO3-=3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O．
（4）该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．
故答案为：该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．
点评：考查反应方程式的有关计算，难度中等，（3）中离子方程式的书写关键是NO、NO2的物质的量的确定．
（2）铜失去2个电子形成Cu2+，失去的电子物质的量是铜的2倍，据此计算．
根据电子转移守恒计算NO、NO2的物质的量，根据铜元素守恒计算硝酸铜的物质的量，根据氮元素守恒可知参加反应的硝酸的物质的量n（HNO3）=2n[Cu（NO3）2]+n（NO2）+n（NO）．
根据方程式4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3，计算需要通入O2的物质的量，生成硝酸的物质的量，根据V=cVm计算氧气体积，溶液体积等于一氧化氮与二氧化氮的体积之和，根据c=
计算硝酸浓度．（3）令铜为3mol，则HNO3为10mol，根据铜元素守恒可知，生成硝酸铜3mol，所以氧化剂作用的硝酸为10mol-6mol=4mol，令生成NO为xmol，则生成NO2为（4-x）mol，利用电子转移守恒列方程计算x值，据此书写离子方程式．
（4）该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．
解答：解：（1）反应中氮元素化合价由+5价降低为+2、+4价，体现硝酸氧化性，同时生成硝酸盐，硝酸体现酸性．
故答案为：氧化性、酸性．
（2）铜失去2个电子形成Cu2+，失去的电子物质的量是铜的2倍，0.004molCu被硝酸完全溶解后，
Cu失去的电子数是0.004mol×2×NAmol-1=0.008NA；
根据铜元素守恒，n[Cu（NO3）2]=n（Cu）=0.004mol，令NO、NO2的物质的量为ymol，
根据电子转移守恒有3y+y=0.004×2，解得y=0.002，根据氮元素守恒可知，参加反应的硝酸的物质的量
n（HNO3）=2n[Cu（NO3）2]+n（NO2）+n（NO）=0.004mol×2+0.002mol+0.002mol=0.012mol；
根据方程式4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知，需要通入O2的物质的量为
0.002mol×
+0.002mol×=0.002mol，生成硝酸的物质的量为0.002mol+0.002mol=0.004mol，所以需要氧气的体积为0.002mol×22.4L/mol=0.0448L=44.8ml；溶液体积等于一氧化氮与二氧化氮的体积之和，所以溶液的体积为
0.004mol×22.4L/mol=0.004×22.4L，所得溶液的物质的量浓度是
=mol/L．故答案为：0.008NA；0.012mol；44.8mL；
mol/L．（3）令铜为3mol，则HNO3为10mol，根据铜元素守恒可知，生成硝酸铜3mol，所以氧化剂作用的硝酸为10mol-6mol=4mol，令生成NO为xmol，则生成NO2为（4-x）mol，根据电子转移守恒可知，3x+（4-x）×1=3×2，解得x=1，即生成NO为1mol，则生成NO2为3mol，反应离子方程式为3Cu+10H++4NO3-=3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O．
故答案为：3Cu+10H++4NO3-=3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O．
（4）该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．
故答案为：该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．
点评：考查反应方程式的有关计算，难度中等，（3）中离子方程式的书写关键是NO、NO2的物质的量的确定．
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