Question

6．向13.6由Cu和Cu₂O组成的混合物中加入一定浓度的稀硝酸250mL，当固体物质完全溶解后生成Cu（NO₃）₂和NO气体．在所得溶液中加入0.5mol．L^-1的NaOH溶液1.0L，生成沉淀质量为19.6g，此时溶液呈中性且金属离子已完全沉淀．下列有关说法正确的是（　　）

• A． 原固体混合物中Cu与Cu₂O的物质的量之比为1：1
• B． 原稀硝酸中HNO₃的物质的量浓度为1.3mol•L^-l
• C． 产生的NO的体积为2.24L
• D． Cu、Cu₂O与硝酸反应后剩余HNO₃为0.1mol

Answer 1

分析 向所得溶液中加入0.5mol/L 的NaOH溶液1L，溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，此时溶液中溶质为NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.5mol/L×1L=0.5ml，沉淀为Cu（OH）₂，质量为19.6g，其物质的量为：$\frac{19.6g}{98g/mol}$=0.2mol，根据铜元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反应后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.2mol，
A．设Cu和Cu₂O的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量及关系式n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，列方程计算，然后计算出Cu和O的物质的量之比；
B．根据N元素守恒可知原硝酸溶液n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃），根据A计算的Cu和Cu₂O的物质的量，利用电子转移守恒计算n（NO），根据Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH），再根据c=$\frac{n}{V}$计算；
C．根据A计算的Cu和Cu₂O的物质的量，利用电子转移守恒计算n（NO），再根据V=nV_m计算NO标况下的体积；
D．反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与硝酸铜反应，剩余的氢氧化钠与硝酸反应，最后为硝酸钠溶液，根据氮元素守恒可知反应后溶液中n（HNO₃）+2n[[Cu（NO₃）₂]=n（NaNO₃），据此计算．

解答 解：向所得溶液中加入0.5mol/L 的NaOH溶液1L，溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，此时溶液中溶质为NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.5mol/L×1L=0.5ml，沉淀为Cu（OH）₂，质量为19.6g，其物质的量为：$\frac{19.6g}{98g/mol}$=0.2mol，根据铜元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反应后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.2mol，
A．设Cu和Cu₂O的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量有 64x+144y=13.6，根据铜元素守恒有x+2y=0.2，联立方程解得x=0.1，y=0.05，则：n（Cu）：n（Cu₂O）=0.1mol：0.05mol=2：1，故A错误；
B．根据N元素守恒可知n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃），根据电子转移守恒可知：3n（NO）=2n（Cu）+2n（Cu₂O），所以3n（NO）=2×0.1mol+2×0.05mol，解得n（NO）=0.1mol，根据Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH）=0.5mol/L×1L=0.5ml，所以n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃）=0.1mol+0.5mol=0.6mol，所以原硝酸溶液的浓度为：$\frac{0.6mol}{0.25L}$=2.4mol/L，故B错误；
C．由B中计算可知n（NO）=0.1mol，所以标准状况下NO的体积为：0.1mol×22.4L/mol=2.24L，故C错误；
D．反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与硝酸铜反应，剩余的氢氧化钠与硝酸反应，最后为硝酸钠溶液，根据氮元素守恒可知反应后溶液中n（HNO₃）+2n[[Cu（NO₃）₂]=n（NaNO₃），所以n（HNO₃）=n（NaNO₃）-2n[[Cu（NO₃）₂]=0.5mol-2×0.2mol=0.1mol，故D正确；
故选D．

点评 本题考查铜及其化合物知识、氧化还原反应的计算，题目难度较大，明确反应过程、充分利用守恒计算是解题的关键，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．