Question

5．在浓硝酸中放入铜片，请完成下列各题：
（1）开始时反应的化学方程式为Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O．
（2）待反应停止后，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是稀硫酸中氢离子和硝酸铜中硝酸根离子又构成硝酸
，和铜继续反应．
（3）若将12.8g铜与一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6L（标准状况下），则所消耗硝酸的物质的量是0.65mol，所得气体中NO₂ 的物质的量是0.175mol．
（4）若另用试管收集60mL NO和NO₂的混合气体，倒立于盛有水的水槽中，并缓慢通入O₂．当分别通入VmL或40mL（V＜40）O₂时，均剩余20mL气体（均为标准状况）．
①当通入40mL O₂ 时剩余的气体是O₂．
②混合气体中NO₂ 的体积是50mL．
③V的值是5ml．
④当恰好没有气体剩余时，所得溶液的物质的量浓度为（假设溶液不扩散）0.045mol/L（保留到小数点后第三位）

Answer 1

分析 （1）Cu与浓硝酸反应生成二氧化氮和硝酸铜溶液；
（2）硝酸盐在酸性条件下具有硝酸的氧化性，则能继续与铜反应；
（3）铜和硝酸反应生成硝酸铜与氮的氧化物（NO或NO₂或NO、NO₂的混合物），反应中硝酸其氧化剂、酸性作用，起氧化剂作用的硝酸生成氮的氧化物，起酸性作用的硝酸生成Cu（NO₃）₂，根据氮原子守恒：2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO、NO₂），据此计算消耗硝酸的物质的量；
（4）①一氧化氮和二氧化氮是一氧化氮的耗氧量大于二氧化氮，所以如果全是一氧化氮需氧气的量为：$\frac{3×60}{4}$=36mL＜40mL O₂，所以剩余的气体是氧气；
②根据得失电子守恒列出关系式，求二氧化氮体积；
③剩余20mL气体是一氧化氮，由反应方程式3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，反应生成一氧化氮的二氧化氮是30ml，所以20ml的二氧化氮与氧气反应，消耗氧气的体积为：$\frac{20}{4}$；
④根据c=$\frac{n}{V}$进行计算求解．

解答 解：（1）因反应开始硝酸的浓度大，反应剧烈，反应生成硝酸铜溶液、二氧化氮和水，其反应方程式为Cu+4HNO₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+4HNO₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（2）硝酸盐在酸性条件下具有硝酸的氧化性，则能与铜与氢离子、硝酸根离子继续反应生成NO，
故答案为：稀硫酸中氢离子和硝酸铜中硝酸根离子又构成硝酸，和铜继续反应；
（3）12.8gCu的物质的量=$\frac{12.8g}{64g/mol}$=0.2mol，气体的物质的量=$\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，
根据氮原子守恒，n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO、NO₂）=2×0.2mol+0.25mol=0.65mol，根据得失电子守恒n（NO₂）+3n（NO）=2n（Cu）=0.4，而n（NO₂）+n（NO）=0.25mol，解之得n（NO₂）=0.175mol，故答案为：0.65mol；0.175mol；
（4）①一氧化氮和二氧化氮是一氧化氮的耗氧量大于二氧化氮，所以如果全是一氧化氮需氧气的量为：$\frac{3×60}{4}$=36mL＜40mL O₂，所以剩余的气体是氧气，故答案为：O₂；
②设二氧化氮为xml，V（NO₂）+3V（NO）=4V（O₂）=4×（40-20），又因为V（NO₂）+V（NO）=60，解之得：V（NO）=10ml，V（NO₂）=50ml，故答案为：50；
③剩余20mL气体是一氧化氮，由反应方程式3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，反应生成一氧化氮的二氧化氮是30ml，所以20ml的二氧化氮与氧气反应，消耗氧气的体积为：$\frac{20}{4}$=5ml，故答案为：5ml；
④根据c=$\frac{n}{V}$=$\frac{\frac{60×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}}{60×1{0}^{-3}L}$=0.045mol/L，故答案为：0.045．

点评 本题考查硝酸的性质和硝酸盐在酸性条件下的性质，明确铜与浓、稀硝酸反应的化学反应即可解答，题目难度不大．