Question

某同学为了探究浓、稀硝酸与Cu的反应规律，向20mL 15 mol?L^-1浓硝酸中加入过量的钢丝，充分反应至反应结束，用排水法收集到气体V L（已经折算成标准状况），完成下列问题：
（1）NO₂与水反应的离子方程式为

 

；浓硝酸与Cu反应的化学方程式为

 

（2）开始生成NO时，硝酸的物质的量浓度为

 

mol?L^-1．（反应过程中溶液的体积变化忽略）

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）NO₂与水反应生成NO和硝酸，浓硝酸与Cu反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，据此书写离子反应方程式和化学反应方程式即可；
（2）设Cu的物质的量为a，浓硝酸先和铜反应，设反应生成的二氧化氮物质的量为x，然后浓硝酸变稀，继续和过量的铜反应，生成的气体一氧化氮物质的量为y，依据元素守恒利用x和y表示出反应消耗掉的硝酸，根据关系列出方程式 求解出第一步反应掉的硝酸量（一氧化氮生成时第二步反应应该启动，第一步反应终止），据此解答即可．

解答： 解：（1）NO₂与水反应生成NO和硝酸，氧化物不能拆，离子反应方程式为：3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO，硝酸与Cu反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，化学反应方程式为：Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂+2H₂O，故答案为：3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO；Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂+2H₂O；
（2）该过程涉及的化学反应方程式为：Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂+2H₂O，3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO+4H₂O和3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，设排水法收集之前，产生NO₂、NO的物质的量分别是x、y，依据方程式：消耗HNO₃的物质的量：2x+4y=

15×20

1000

，排水法后收集到的气体：

x

3

+y=

V

22.4

 解得x=

9

20

-

15

56

×V，y=

15

112

×V-

3

20

 
开始生成NO时，HNO₃的物质的量浓度=

4y

20 1000

=

375V-420

14

，故答案为：

375V-420

14

．

点评：本题主要考查的是氧化还原反应的有关计算，充分利用元素守恒解题是解决本题的关键，难度较大．