Question

硫酸和硝酸是中学阶段常见的强酸．根据二者与金属的反应情况，回答下列问题：
（1）①在100mL 18mol?L^-1的浓硫酸中加入过量的铜片，加热使之充分反应，产生的气体在标准状况下的体积可能是______．A．33.6L　　B．22.4L　　C．20.16L　　D．6.72L
②若向上述反应①的体系中再加入硝酸钠，有什么现象出现？用必要的文字和离子方程式加以说明______．
（2）若将过量铜粉与一定量浓硝酸反应，当反应完全停止时，共收集气体1.12L（标准状况），则该气体的成分是______，反应中所消耗的硝酸的物质的量可能为下列数据中的______．A．0.1mol　B．0.15mol　 C．0.2mol　　　 D．0.25mol．

Answer 1

解：（1）①100mL 18mol?L^-1的浓硫酸中含硫酸的物质的量为：0.1L×18mol?L^-1═1.8mol
铜与浓硫酸反应的方程式为：
Cu+2H₂SO₄CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
2mol 22.4L
1.8mol V
V=═20.16L，由于铜与稀硫酸不反应，故实际上产生的气体体积小于20.16L，
故选：D．
②原溶液中有稀硫酸，加入硝酸钠，相当于存在硝酸，故铜继续溶解，铜把硝酸根还原为一氧化氮，一氧化氮不稳定，迅速和氧气生成二氧化氮．故答案为：铜片继续溶解，有无色气体生成（无色气体后变为红棕色），有关离子方程式为：
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）铜与浓硝酸反应产生二氧化氮，随反应进行，硝酸变稀，与稀硝酸反应产生一氧化氮，故收集气体为二者的混合物．故答案为：NO₂、NO；
所消耗硝酸分为两部分，被还原硝酸和没被还原硝酸．被还原硝酸可根据N守恒得：n（HNO₃）═n（NO₂+NO）═1.12L÷22.4L/mol═0.05mol，没被还原的硝酸可根据电荷守恒求得范围，
若只产生二氧化氮，则铜失电子数为：0.05mol×（5-4）═0.05mol（铜失电子数等于硝酸得电子数），没被还原的硝酸为0.05mol；
若只产生一氧化氮，则铜失电子数为：0.05mol×（5-2）═0.15mol（铜失电子数等于硝酸得电子数），没被还原的硝酸为0.15mol，
因此没被还原的硝酸介于0.05～0.15mol之间，故参加反应的硝酸介于0.10～0.20mol之间，
故选：B．
分析：（1）①铜与浓硫酸加热反应与稀硫酸不反应，故产生气体应小于理论值；
②硝酸根在酸性条件下具有强氧化性，故铜会继续溶解，产生氮的氧化物．
（2）铜与硝酸反应产生的还原产物与硝酸的浓度有关，随反应的进行，浓硝酸变为稀硝酸，故得到不同气体的混合物．采N守恒来确定被还原硝酸的量，采用极值法和守恒法来确定没被还原硝酸的量．
点评：本题考查了浓硫酸和硝酸的性质．要注意浓度不同，产物不同．有关氧化还原反应的计算常采用守恒法来简化计算．特别是同种反应物发生不同的反应方向时，极值法也是化学计算中常用的方法．