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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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）．

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．

解答： 解：（1）n（CuO）=

8.4g

80g/mol

=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=

1.44g

16g/mol

=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=

1.568

22.4

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=

20.328g-15.792g

18g/mol

=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）=

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．