题目内容
氢气还原氧化铜所得的红色固体可能是铜与氧化亚铜的混合物，已知Cu2O在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应，生成Cu2+和Cu．
（1）现有8.4克氧化铜被氢气完全还原后，得到红色固体6.96克，其中含单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是 ；
（2）若将6.96克上述混合物与足量的浓硝酸充分反应：
①生成标准状况下1.568升的气体（不考虑NO2的溶解，也不考虑NO2与N2O4的转化），则该气体的成分是 ，其物质的量之比是 ；
②把得到的溶液小心蒸发浓缩，把析出的晶体过滤，得晶体20.328g．经分析，原溶液中的Cu2+有20%残留在母液中，所得晶体的化学式为 ．
（3）Cu、Cu2O和CuO组成的混合物，加入100mL 0.6mol/L HNO3溶液恰好使混合物完全溶解，同时收集到224mL NO气体（标准状况）．如原混合物中Cu的物质的量为X，求其中Cu2O、CuO的物质的量及X的取值范围（写出解题过程）．
（1）现有8.4克氧化铜被氢气完全还原后，得到红色固体6.96克，其中含单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是
（2）若将6.96克上述混合物与足量的浓硝酸充分反应：
①生成标准状况下1.568升的气体（不考虑NO2的溶解，也不考虑NO2与N2O4的转化），则该气体的成分是
②把得到的溶液小心蒸发浓缩，把析出的晶体过滤，得晶体20.328g．经分析，原溶液中的Cu2+有20%残留在母液中，所得晶体的化学式为
（3）Cu、Cu2O和CuO组成的混合物，加入100mL 0.6mol/L HNO3溶液恰好使混合物完全溶解，同时收集到224mL NO气体（标准状况）．如原混合物中Cu的物质的量为X，求其中Cu2O、CuO的物质的量及X的取值范围（写出解题过程）．
考点：氧化还原反应的计算
专题：氧化还原反应专题
分析：（1）氧化铜和氢气反应生成铜和氧化亚铜、水，所以固体减少的质量为氧元素的质量，根据剩余氧元素的质量计算氧化亚铜的物质的量，再根据元素守恒计算铜的物质的量．
（2）①根据铜的物质的量计算铜的质量，从而得出氧化亚铜的质量，再根据反应方程式计算氧化亚铜生成铜的质量，两部分铜的质量即为固体的质量，采用极限法判断气体的成分，然后列方程式组求出一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比．
②先根据铜元素守恒计算硝酸铜溶液中铜离子的含量，再根据题意判断晶体中铜离子的含量，从而得出硝酸铜的物质的量，总质量减去硝酸铜的质量即为水的质量，计算水的物质的量，再根据物质的量之比等于系数之比得出化学式．
（3）根据质量和电子守恒列方程式计算即可．
（2）①根据铜的物质的量计算铜的质量，从而得出氧化亚铜的质量，再根据反应方程式计算氧化亚铜生成铜的质量，两部分铜的质量即为固体的质量，采用极限法判断气体的成分，然后列方程式组求出一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比．
②先根据铜元素守恒计算硝酸铜溶液中铜离子的含量，再根据题意判断晶体中铜离子的含量，从而得出硝酸铜的物质的量，总质量减去硝酸铜的质量即为水的质量，计算水的物质的量，再根据物质的量之比等于系数之比得出化学式．
（3）根据质量和电子守恒列方程式计算即可．
解答：
解：（1）n（CuO）=
=0.105mol，氧元素的物质的量=n（CuO）═铜元素的物质的量=0.105mol；固体由CuO生成Cu和
Cu2O，减少的质量为氧元素的质量，即8.4g-6.96g=1.44g，减少的氧元素的物质的量=
=0.09mol，所以Cu2O中氧元素的物质的量=0.105mol-0.09mol=0.015mol，所以n（Cu2O）=0.015mol，根据铜元素守恒得n（Cu）=0.105mol-2×0.015mol=0.075mol，所以单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是5：1．
故答案为：5：1．
（2）①n（Cu）=0.105mol-2×0.015mol=0.075mol，所以m（Cu）=0.075mol×64g/mol=4.8g，
氧化亚铜的质量=6.96g-4.8g=2.16g．氧化亚铜和稀硫酸反应，铜和稀硫酸不反应，设氧化亚铜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
2.16g x
x=0.96g
所以可得到固体的质量=4.8g+0.96g=5.76克
通过分析知，6.96克的铜和氧化亚铜的混合物与硝酸反应相当于5.76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
5.76 4.032L
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
5.76 1.344L
1.344L＜1.568l＜4.032L，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
y+z=
mol=0.07mol，96y+32z=5.76，解得y=0.055mol，z=0.015mol，y：z=11：3
所以一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比为11：3．
故答案为：NO、NO2； 11：3．
②根据铜元素守恒知，氧化铜中的铜全部转化为硝酸铜中的铜离子，为0.105mol，原溶液中的Cu2+有20%残留在母液中，所以晶体中铜离子的物质的量为0.084mol，根据化学式知，晶体中硝酸铜的物质的量=铜离子的物质的量=0.084mol，
m（Cu（NO3）2）=0.084mol×188g/mol=15.792g＜20.328g，所以晶体中有水，水的物质的量=
=0.252mol，硝酸铜与水的物质的量之比=0.084mol：0.252mol=1：3，所以其化学式为Cu（NO3）2?3H2O．
故答案为：Cu（NO3）2?3H2O；
（3）由Cu元素守恒可得：2×n（Cu20）+n（CuO）+X=0.025mol，
由氧化还原反应得失电子守恒可知：X×2+2×n（Cu20）=
，
解之得：n（CuO）=X-0.005mol，
n（Cu20）=0.015mol-X，
则0.005mol＜X＜0.015mol，
答：其中Cu20、CuO的物质的量为：n（CuO）=X-0.005mol，n（Cu20）=0.015mol-X，X的取值范围为0.005mol＜X＜0.015mol．
| 8.4g |
| 80g/mol |
Cu2O，减少的质量为氧元素的质量，即8.4g-6.96g=1.44g，减少的氧元素的物质的量=
| 1.44g |
| 16g/mol |
故答案为：5：1．
（2）①n（Cu）=0.105mol-2×0.015mol=0.075mol，所以m（Cu）=0.075mol×64g/mol=4.8g，
氧化亚铜的质量=6.96g-4.8g=2.16g．氧化亚铜和稀硫酸反应，铜和稀硫酸不反应，设氧化亚铜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
2.16g x
x=0.96g
所以可得到固体的质量=4.8g+0.96g=5.76克
通过分析知，6.96克的铜和氧化亚铜的混合物与硝酸反应相当于5.76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
5.76 4.032L
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
5.76 1.344L
1.344L＜1.568l＜4.032L，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
y+z=
| 1.568 |
| 22.4 |
所以一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比为11：3．
故答案为：NO、NO2； 11：3．
②根据铜元素守恒知，氧化铜中的铜全部转化为硝酸铜中的铜离子，为0.105mol，原溶液中的Cu2+有20%残留在母液中，所以晶体中铜离子的物质的量为0.084mol，根据化学式知，晶体中硝酸铜的物质的量=铜离子的物质的量=0.084mol，
m（Cu（NO3）2）=0.084mol×188g/mol=15.792g＜20.328g，所以晶体中有水，水的物质的量=
| 20.328g-15.792g |
| 18g/mol |
故答案为：Cu（NO3）2?3H2O；
（3）由Cu元素守恒可得：2×n（Cu20）+n（CuO）+X=0.025mol，
由氧化还原反应得失电子守恒可知：X×2+2×n（Cu20）=
| 0.224L |
| 22.4L/mol |
解之得：n（CuO）=X-0.005mol，
n（Cu20）=0.015mol-X，
则0.005mol＜X＜0.015mol，
答：其中Cu20、CuO的物质的量为：n（CuO）=X-0.005mol，n（Cu20）=0.015mol-X，X的取值范围为0.005mol＜X＜0.015mol．
点评：本题考查混合物的计算，题目难度大，综合性强，注意从质量守恒和氧化还原反应得失电子守恒的角度分析．
练习册系列答案
相关题目
下列说法正确的是（ ）
| A、配制100mL 1.0mol/L CuSO4溶液，可将25g CuSO4?5H20溶于100mL蒸馏水中 |
| B、将几根火柴头浸于水中，一段时间后取少量溶液于试管中，加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液，若出现白色沉淀，说明含有氯元素 |
| C、用纸上层析法分离某些物质时，为了看到色斑，只有有色离子的物质才可以用纸层析法 |
| D、减压过滤时，吸滤瓶内液面高度将达到支管口时，应拔掉吸滤瓶上的橡皮管，并从吸滤瓶支管口倒出溶液 |
下列反应属于氧化还原反应的是：（ ）
A、CaCO3
| ||||
| B、CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ | ||||
C、CuO+CO
| ||||
| D、CuO+H2SO4═CuSO4+H2O |
某溶液能与锌片作用产生H2，则该溶液中可以大量共存的离子组是（ ）
| A、Na+、NO3-、K+、Fe2+ |
| B、Fe2+、Na+、SO42-、K+ |
| C、K+、I-、NO3-、H+ |
| D、NH4+、NO3-、Na+、HCO3- |
