Question

12．将一定质量由Cu和CuO组成的固体粉末加入到100mL 11mol•L^-1的浓HNO₃中，充分反应后，固体溶解完全，收集到NO、NO₂混合气体6.72L（标准状况）．若将该混合气体与2.24L O₂（标准状况）混合并通入到足量水中，恰好生成HNO₃．
（1）NO的体积是1.12L（标准状况）．
（2）固体粉末中Cu单质的质量是12.8g．
（3）向浓HNO₃反应后的溶液中加入4mol•L^-1的NaOH溶液，当Cu²⁺恰好沉淀完时，需要NaOH溶液的体积是0.2L．

Answer 1

分析 （1）铜和浓硝酸反应生成二氧化氮，和稀硝酸反应生成NO，根据转移电子守恒计算二氧化氮和NO的物质的量，然后计算体积；
（2）根据得失电子守恒，n（Cu）=2n（O₂），计算求解；
（3）向反应后溶液中加入NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，此时溶液中溶质为NaNO₃，由钠离子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH），根据氮原子守恒可知n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO），最后根据V=$\frac{n}{c}$计算出需要氢氧化钠溶液的体积．

解答 解：铜与浓硝酸反应的化学方程式为：Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，铜与稀硝酸反应的化学方程式为：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+NO↑+4H₂O，
设生成的NO的物质的量为xmol，NO₂的物质的量为ymol，反应中铜失去的电子总数等于硝酸得到的电子总数则
 Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
  1    4                    2
 0.5y  2y                   y
3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+NO↑+4H₂O
3     8                     1
3x    8x                    x
根据生成NO、NO₂的物质的量可知：x+y=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$、根据电子守恒可知：3×x+y×1=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$×4，
联立解得：x=0.05mol、y=0.25mol，
（1）生成的NO的体积为：0.05mol×22.4mol/L=1.12L，
故答案为：1.12；
（2）n（Cu）=2n（O₂）=0.2mol，所以m（Cu）=0.2mol×64g/mol=12.8g，
故答案为：12.8； 
（3）依据氮原子个数守恒得，硝酸的物质的量=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO）=0.1×11mol，所以n（NaNO₃）=1.1-0.3=0.8mol，所以氢氧化钠的物质的是0.8mol，所以体积为：V=$\frac{0.8mol}{4mol/L}$=0.2mol，
故答案为：0.2．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，明确反应实质为解答关键，注意结合方程式利用原子守恒进行的计算，试题培养了学生的化学计算能力．