Question

将3.84g铜置入一定量的浓硝酸中，并微热，随着铜的不断减少，反应生成的气
颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时（铜片完全消失），共收集到2.24L气体（标准状况），求：
（1）上述过程中，有关反应的离子方程式为                                     ；
                                            。
（2）反应中被还原的HNO₃的物质的量是         mol。生成的NO与 NO₂物质的量之比为            。
（3）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O₂，使其充分反应，若要使水恰好充满容器，理论上需要       摩尔O₂参加反应。

Answer 1

(1)Cu + 4H⁺ + 2NO₃^-  = Cu²⁺ + 2NO₂↑ + 2H₂O
3Cu + 8H⁺ +2NO₃^- = 3Cu²⁺ +4H₂O + 2NO↑
(2) 0.1mol   1:9  （3）0.03 mol

试题分析：(1)3.84g铜置入一定量的浓硝酸中，并微热，随着铜的不断减少，反应生成的气
颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时（铜片完全消失），这是因为随着反应的进行，硝酸溶液的浓度在降低，Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮，与稀硝酸反应生成NO，所以有关的离子方程式为：
Cu + 4H⁺ + 2NO₃^-  = Cu²⁺ + 2NO₂↑ + 2H₂O 、3Cu + 8H⁺ +2NO₃^- = 3Cu²⁺ +4H₂O + 2NO↑；（2）反应气体的物质的量等于反应中被还原的硝酸的物质的量，所以反应中被还原的HNO₃的物质的量为2.24/22.4=0.1mol，3.84g铜完全消失，所以反应的铜为3.84/64=0.06mol，故转移的电子数为0.12mol，设二氧化氮的物质的量为amol，一氧化氮的物质的量为bmol，故a+3b=0.12，a+b=0.1，所以a=0.09，b=0.01，故NO与 NO₂物质的量之比为：1：9；（3）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O₂，其发生的化学反应为：4NO＋2H₂O＋3O₂=4HNO₃，
4NO₂＋2H₂O＋O₂=4HNO₃，根据化学方程式可以知道若要使水恰好充满容器，理论上需要的氧气的物质的量为0.01×3/4+0.09×1/4=0.03mol。
点评：该题考查了铜与硝酸的反应，该考点是高考常考的考点，本题综合性强，需要有一定的分析能力，本题难度较大。