Question

16．在浓硝酸中放入铜片：
（1）开始反应实验现象为溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出．
（2）若铜有剩余，则反应将要结束时的化学方程式3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O．
（3）待反应停止后，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是（写离子方程式）3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（4）若将12.8g铜跟一定量的浓硝酸反应，铜消耗完时共产生NO₂、NO的混合气体4.48L （标准状况下）．则所消耗的硝酸的物质的量是0.6mol，所得气体的平均相对分子质量为38．

Answer 1

分析 （1）Cu和浓硝酸反应生成红棕色气体二氧化氮，同时生成硝酸铜，铜离子呈蓝色；
（2）如果铜有剩余，反应结束前，硝酸变为稀硝酸，稀硝酸和铜反应生成硝酸铜和NO；
（3）加入稀硫酸后，相当于溶液中有硝酸，Cu和硝酸发生反应生成NO；
（4）铜和硝酸反应生成硝酸铜与NO₂、NO的混合气体，反应中硝酸其氧化剂、酸性作用，起氧化剂作用的硝酸生成氮的氧化物，起酸性作用的硝酸生成Cu（NO₃）₂，根据氮原子守恒：2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO、NO₂），据此计算消耗硝酸的物质的量；
依据氧化剂与得到的电子数与还原剂失去的电子数相等计算二氧化氮和一氧化氮的物质的量进而求其相对分子质量．

解答 解：（1）铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，反应方程式为Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，二氧化氮是红棕色气体，铜盐溶液呈蓝色，所以看到的现象是：溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出，
故答案为：溶液逐渐变蓝色，有红棕色气体逸出；
（2）铜有剩余，随着反应的进行，硝酸浓度逐渐减小，当变为稀硝酸时，铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和NO，反应方程式为3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（3）加入稀硫酸后，氢离子原溶液中硝酸根离子构成强氧化性酸，又能与过量的铜反应，发生的离子反应方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）n（Cu）=$\frac{12.8g}{64g/mol}$=0.2mol，气体的物质的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
根据氮原子守恒得消耗的n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO、NO₂）=2×0.2mol+0.2mol=0.6mol；
设生成的二氧化氮的物质的量xmol，生成的一氧化氮的物质的量为ymol，
结合转移电子守恒列方程组为$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.2}\\{x+3y=0.2×2}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.1}\\{y=0.1}\end{array}\right.$，
混合气体平均分子摩尔质量=$\frac{0.1mol×（30+46）g/mol}{0.2mol}$=38g/mol，所以混合气体平均相对分子质量为38，
故答案为：0.6 mol；38．

点评 本题以硝酸和Cu的反应为载体考查氧化还原反应计算等知识点，为高频考点，侧重考查学生分析判断及计算能力，易错点是（3）题，酸性条件下，硝酸根离子具有强氧化性，题目难度不大．