Question

2．将一定质量由Cu和CuO组成的固体粉末加入到100mL 11mol/L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，NO₂的体积是5.6L（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），依据C=$\frac{n}{V}$计算解答．

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
x+y=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$
3×x+y×1=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$×4
解得x=0.05mol y=0.25mol
（1）NO的体积是0.05mol×22.4mol/L=1.12L； NO₂的体积为：0.25mol×22.4mol/L=5.6L；故答案为：1.12；5.6；
（2）n（Cu）=2n（O₂）=0.2mol，所以m（Cu）=0.2mol×64g/mol=12.8g，故答案为：12.8； （2分）
（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=$\frac{n}{C}$=$\frac{0.8mol}{4mol/L}$=0.2，故答案为：0.2．

点评 本题考查硝酸的性质，难度中等，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，易错点为题（2）和（2），注意理解反应的实质，结合方程式利用原子守恒进行的计算．