Question

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__________________。（1分）

   （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，其原因是_            ____________________________________。

Answer 1

【知识点】化学方程式的有关计算；氧化还原反应；硝酸的化学性质 B2D4

【答案解析】

（1）氧化性、酸性

     （2）0.008NA （答0.008mol不得分）；0.012mol ；44.8mL ；

1/22.4mol·L－1（或0.0446 mol·L－1）

（3）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

   解析：（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，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+0.002mol×3/4=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0.004mol/(0.004×22.4L)=1/22.4mol/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．
（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．
【思路点拨】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。