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
mol/L
mol/L.
(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
(1)硝酸在该反应中的作用是
氧化剂、酸性
氧化剂、酸性
.(2)0.004molCu被硝酸完全溶解后,Cu失去的电子数是
0.008NA
0.008NA
,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0.012mol
0.012mol
,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44.8mL
44.8mL
;所得溶液(假设溶质不扩散)的物质的量浓度是1 |
22.4 |
1 |
22.4 |
(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
3Cu+10H++4NO3-=3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O
3Cu+10H++4NO3-=3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O
.(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
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
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
.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.
(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=
n |
V |
(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.
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×
1 |
4 |
3 |
4 |
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
0.004mol |
0.004×22.4L |
1 |
22.4 |
故答案为:0.008NA;0.012mol;44.8mL;
1 |
22.4 |
(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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