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

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）发生反应为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（2）反应中被还原的HNO₃生成NO、NO₂混合气体，由氮原子守恒计算被还原的硝酸；
设混合气体中NO₂、NO的物质的量分别为xmol、ymol，根据电子转移守恒及二者体积列方程计算；
（3）反应又生成HNO₃，纵观整个过程可知，铜提供的电子等于氧气获得的电子，据此计算需要氧气的物质的量．

解答： 解：（1）发生的反应为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，对应的反应离子方程式为：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O、3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑，
故答案为：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+4H₂O+2NO↑
（2）反应中被还原的HNO₃生成NO、NO₂混合气体，混合气体的物质的量=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，由氮原子守恒可知，n_被还原（HNO₃）=n（NO、NO₂）=0.1mol；
铜的物质的量=

3.84

64g/mol

=0.06mol，设混合气体中NO₂、NO的物质的量分别为xmol、ymol，根据电子转移守恒及二者体积，可得：

x+y=0.1 x+3y=0.06×2

，解得x=0.09、y=0.01
故生成的NO与 NO₂物质的量之比=0.01mol：0.09mol=1：9，
故答案为：0.1；1：9；
故二氧化氮的体积=1mol×22.4L/mol=22.4L，NO的体积=1mol×22.4L/mol=22.4L，
答：混合气体中NO₂、NO的体积均为22.4L/mol；
（3）反应又生成HNO₃，纵观整个过程可知，铜提供的电子等于氧气获得的电子，由电子守恒可知，故需要氧气的物质的量为

0.06mol×2

4

=0.03mol，
故答案为：0.03．

点评：本题考查化学方程式计算、氧化还原反应的计算，难度中等，注意根据原子守恒、电子转移守恒进行的计算，注意（3）利用方程式进行计算，比较麻烦，为易错点、难点．