Question

11．1.92gCu和一定量的浓HNO₃反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时，共收集到气体1.12L （标准状况），求：
（1）反应消耗硝酸的物质的量为0.11mol．
（2）生成的气体水洗后的体积为448mL（标准状况下）．
（3）生成的气体和336mL的O₂充分混合倒扣在水槽里．能恰好完全转化为HNO₃．

Answer 1

分析 （1）n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，与硝酸反应生成Cu（NO₃）₂、NO和NO₂，根据原子守恒得生成硝酸铜需要的n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]=2n（Cu）=2×0.03mol=0.06mol，气体为氮氧化物，气体的物质的量=n（NO）+n（NO₂）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，根据N元素守恒可知共消耗硝酸的物质的量；
（2）假设反应产生的NO₂物质的量是x，NO的物质的量是y，
则根据电子守恒可得：x+3y=0.03mol×2；
根据N原子守恒可得：x+y=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，
解得x=0.045mol，y=0.005mol，
当气体通过水时，会发生反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，NO₂反应产生的NO 物质的量是0.045mol×$\frac{1}{3}$=0.015mol，
则最后可得NO的物质的量是n（NO）（总）=0.015mol+0.005mol=0.02mol；
（3）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O₂，使其充分反应，若要使水恰好充满容器，则NO₂、NO与氧气和水完全反应生成硝酸，由此可得出硝酸与铜反应得到电子的物质的量应等于氧气氧化NO₂、NO生成硝酸得到电子的物质的量，等于铜失去电子的物质的量；

解答 解：（1）n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，与硝酸反应生成Cu（NO₃）₂、NO和NO₂，根据原子守恒得生成硝酸铜需要的n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]=2n（Cu）=2×0.03mol=0.06mol，气体为氮氧化物，气体的物质的量=n（NO）+n（NO₂）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，根据N元素守恒可知共消耗硝酸的物质的量为：n（HNO₃）=0.06mol+0.05mol=0.11mol，
故答案为：0.11mol；
（2）假设反应产生的NO₂物质的量是x，NO的物质的量是y，
则根据电子守恒可得：x+3y=0.03mol×2；
根据N原子守恒可得：x+y=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，
解得x=0.045mol，y=0.005mol，
当气体通过水时，会发生反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，NO₂反应产生的NO 物质的量是0.045mol×$\frac{1}{3}$=0.015mol，
则最后可得NO的物质的量是n（NO）（总）=0.015mol+0.005mol=0.02mol，
所以生成的气体水洗后的体积为V=0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，
故答案为：448；
（3）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O₂，使其充分反应，若要使水恰好充满容器，则NO₂、NO与氧气和水完全反应生成硝酸，由此可得出硝酸与铜反应得到电子的物质的量应等于氧气氧化NO₂、NO生成硝酸得到电子的物质的量，等于铜失去电子的物质的量，则
设需通入氧气的体积为x，由电子守恒，可得：
2Cu～～～O₂
128g      22.4L
1.92g          x
128g：22.4L=1.92g：x
解得 x=$\frac{1.92g×22.4L}{128g}$=0.336L=336ml，
故答案为：336；

点评 本题考查了氧化还原反应电子守恒的计算、物质性质的分析，主要是电子守恒和元素守恒的应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．