Question

10．H₂还原CuO所得的红色固体可能是Cu与Cu₂O的混合物，已知Cu₂O在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应，生成Cu²⁺和单质铜．现有8g CuO被H₂还原后，得到红色固体6.8g．
（1）6.8g上述混合物中含Cu与Cu₂O的物质的量之比是2：1；
（2）若将6.8g上述混合物与足量的稀硫酸充分反应后过滤，可得到固体4.8g；
（3）若将6.8g上述混合物与一定量的浓硝酸充分反应，生成标准状况下1.568L的气体（不考虑NO₂的溶解，也不考虑NO₂与N₂O₄的转化），则该气体的成分及物质的量之比是NO、NO₂；4：3．

Answer 1

分析 （1）n（CuO）=$\frac{8g}{{\begin{array}{l}{80g/mol}\end{array}}}$=0.1mol，根据Cu、O原子守恒得n（O）=n（CuO）═n（Cu）=0.1mol；固体由CuO生成Cu和Cu₂O，减少的质量为氧元素的质量，即8g-6.8g=1.2g，减少的n（O）=$\frac{1.2g}{{\begin{array}{l}{16g/mol}\end{array}}}$=0.075mol，所以Cu₂O中n（O）=0.1mol-0.075mol=0.025mol，所以n（Cu₂O）=0.025mol，根据铜元素守恒得n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，据此计算两种物质物质的量之比；
（2）n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
m（Cu₂O）=6.8g-3.2g=3.6g．
Cu₂O和稀硫酸反应，铜和稀硫酸不反应，根据氧化亚铜和Cu之间的关系式计算；
（3）①通过②分析知，6.8克的铜和氧化亚铜的混合物与硝酸反应相当于4.8克的铜与硝酸反应．
设铜与硝酸反应全部生成二氧化氮，二氧化氮的体积为：
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
64g              44.8L
4.8g              3.36L
设铜与硝酸反应全部生成一氧化氮，一氧化氮的体积为：
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
192g                 44.8L
4.8g                 1.12L．
1.12L＜1.568L＜3.36L，所以该气体是二氧化氮和一氧化氮的混合物；
再结合方程式计算．

解答 解：（1）n（CuO）=$\frac{8g}{{\begin{array}{l}{80g/mol}\end{array}}}$=0.1mol，根据Cu、O原子守恒得n（O）=n（CuO）═n（Cu）=0.1mol；固体由CuO生成Cu和Cu₂O，减少的质量为氧元素的质量，即8g-6.8g=1.2g，减少的n（O）=$\frac{1.2g}{{\begin{array}{l}{16g/mol}\end{array}}}$=0.075mol，所以Cu₂O中n（O）=0.1mol-0.075mol=0.025mol，所以n（Cu₂O）=0.025mol，根据铜元素守恒得n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以n（Cu）与n（Cu₂O）之比是2：1，
故答案为：2：1；
（2）n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
m（Cu₂O）=6.8g-3.2g=3.6g．
Cu₂O和稀硫酸反应，铜和稀硫酸不反应，设Cu₂O和稀硫酸反应生成铜的质量为x．
氧化亚铜和稀硫酸反应的方程式为：
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
144g           64g
3.6g            x
144g：64g=3.6g：x
x=1.6g
所以可得到固体的质量=3.2g+1.6g=4.8g，故答案为：4.8；
（3）①通过②分析知，6.8克的铜和氧化亚铜的混合物与硝酸反应相当于4.8克的铜与硝酸反应．
设铜与硝酸反应全部生成二氧化氮，二氧化氮的体积为：
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
64g              44.8L
4.8g              3.36L
设铜与硝酸反应全部生成一氧化氮，一氧化氮的体积为：
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
192g                 44.8L
4.8g                 1.12L
1.12L＜1.568L＜3.36L，所以该气体是二氧化氮和一氧化氮的混合物；
设生成一氧化氮的物质的量为ymol，生成二氧化氮的物质的量为zmol，
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
192g                2mol
96yg               ymol
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）2+2NO₂↑+2H₂O
64g                 2mol
32zg                zmol
$\left\{\begin{array}{l}{y+z=\frac{1.568}{22.4}}\\{96y+32z=4.8}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{y=0.04}\\{z=0.03}\end{array}\right.$，
所以一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比为4：3，故答案为：NO、NO₂；4：3．

点评 本题考查化学方程式计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确物质性质及物质之间关系式是解本题关键，注意（3）题要确定气体成分，题目难度中等．