题目内容
向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中加入100 mL 0.6 mol·L-1HNO3,恰好使混合物溶解,同时收集到224 mLNO气体(标准状况)。求:(1)写出Cu2O跟稀硝酸反应的化学方程式。
(2)产物中硝酸铜的物质的量。
(3)如混合物中含0.01 mol Cu,则其中Cu2O、CuO的物质的量分别为多少?
(4)如混合物中Cu的物质的量为x,求其中Cu2O、CuO的物质的量及x的取值范围。
解析:(1)3Cu2O+14HNO3====6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O
(2)利用N原子守恒。n(HNO3)=0.06 mol,n(NO)=0.01 mol,则n〔Cu(NO3)2〕=(0.06-0.01)mol/2
=0.025 mol。
(3)本题混合物中虽含有Cu、Cu2O和CuO三种物质,但参加氧化还原反应的只有Cu、Cu2O,所以利用得失电子守恒可直接求解。
转移电子总数:n(e-)=n(NO)×3=0.03 mol
Cu提供电子数:0.01×2=0.02 mol
Cu2O失去电子的物质的量为0.03 mol-0.02 mol=0.01 mol,则n(Cu2O)=0.005 mol,CuO的物质的量n(CuO)=0.025 mol-0.01 mol-0.005 mol=0.005 mol
(4)根据氧化还原反应中得失电子数目相等可知:x·2+n(Cu2O)×2×(2-1)=0.03 mol
解得n(Cu2O)=0.015 mol-x
由于Cu、Cu2O、CuO中的铜元素全部以Cu(NO3)2形式存在,所以∶n(CuO)=n〔Cu(NO3)2〕-n(Cu)-n(Cu2O)×2=x-0.005 mol
当n(CuO)=0时,x=0.005 mol
当n(Cu2O)=0时,x=0.015 mol
故x的取值范围为:0.005 mol≤x≤0.015 mol
答案:(1)3Cu2O+14HNO3====6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O
(2)0.025 mol
(3)0.005 mol 0.005 mol
(4)0.015 mol-x x-0.005 mol 0.005 mol≤x≤0.015 mol