Question

16．将32.0g Cu投入50mL 12moL/L的浓硝酸中，充分反应后，收集到4.48L（标准状况）NO和NO₂的混合气体．
（1）被还原硝酸的物质的量是0.2mol．
（2）判断32.0gCu和50mL 12moL/L的硝酸反应后何者有剩余？铜，其物质的量是0.3mol．
（3）如果往反应后的体系内再加入100mL2mol/L的稀硫酸，充分反应后又有气体逸出，写出离子反应方程式，并计算新产生气体的体积4.48L（标准状况）

Answer 1

分析 n（Cu）=$\frac{32g}{64g/mol}$=0.5mol，n（NO）+n（NO₂）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
（1）被还原的硝酸的物质的量等于生成气体的物质的量；
（2）先根据硝酸的总量计算起酸作用的硝酸的物质的量，根据酸和铜的物质的量的关系判断哪种物质过量；根据铜原子守恒计算参加反应的铜的物质的量；（3）当向反应后的溶液加稀硫酸后，溶液又有硝酸了，所以剩余的铜又和稀硝酸反应生成一氧化氮，先根据硝酸和铜的物质的量判断铜是否过量，然后根据不足量的物质计算生成一氧化氮气体的体积．

解答 解：（1）4.48L（标准状态）NO和NO₂的混合气体的物质的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，无论硝酸被还原成一氧化氮还是二氧化氮，根据氮原子守恒知，被还原的硝酸与气体物质的量之比为1：1，所以被还原的硝酸的物质的量是0.2mol，故答案为：0.2mol； 
 （2）32.0gCu的物质的量=$\frac{32g}{64g/mol}$=0.5mol，50mL 12mol/L的硝酸的物质的量=12mol/L×0.05L=0.6mol，由（1）知被还原的硝酸的物质的量是0.2mol，所以剩余硝酸0.6mol-0.2mol=0.4mol，如果铜完全被氧化成铜离子，生成硝酸铜需要硝酸的物质的量（起酸作用的硝酸的物质的量）为0.5mol×2=1mol＞0.4mol，所以铜剩余．根据铜原子守恒得，铜被氧化的物质的量=$\frac{1}{2}$起酸作用的硝酸的物质的量=$\frac{1}{2}$×0.4=0.2mol，所以还剩余铜0.5mol-0.2mol=0.3mol，故答案为：铜；0.3mol；
（3）当向反应后的溶液中加稀硫酸后，溶液相当于又变成硝酸溶液，根据铜和稀硝酸反应的方程式计算生成气体的体积，
根据（2）知，硝酸的物质的量为0.4mol，铜的物质的量为0.3mol，根据铜和稀硝酸反应的方程式知，
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
3          2                       44.8L
0.3mol 0.2mol               4.48L
0.2mol＜0.4mol，所以硝酸过量，
根据铜和硝酸的反应方程式知，生成气体的体积为4.48L．
故答案为：4.48L．

点评 本题考查了氧化还原反应的有关计算，难度较大，注意：如果题目中告诉两种反应物的量，要进行过量计算，然后根据不足量的物质为标准进行计算．