Question

16．将9.6g铜粉投入到100mL3mol/L的稀硝酸中，微热，使其充分反应．求：
（1）生成的NO在标准状况下体积为多少升？
（2）反应后溶液中Cu²⁺的物质的量浓度为多少mol/L？（假设溶液仍为100mL）
（3）还需再向反应后的溶液中至少加入多少毫升2.0mol/L稀硫酸才能使铜粉完全反应？

Answer 1

分析 （1）根据方程式3Cu+8HNO_3（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，根据消耗硝酸的量来求生成气体NO的体积；
（2）根据方程式3Cu+8HNO_3（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，根据消耗硝酸的量来求生成Cu（NO₃）₂的量并根据Cu元素守恒求Cu²⁺的物质的量浓度；
（3）根据离子方程式3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，由剩余铜的量，求消耗H⁺的并根据H元素守恒求硫酸的体积．

解答 解：（1）∵m（Cu）=9.6g
∴n（Cu）=$\frac{m（Cu）}{M（Cu）}$=$\frac{9.6g}{64g/mol}$=0.15moL
假设Cu过量，HNO₃不足．
3Cu+8HNO_3（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
3mol             8mol                            2×22.4L
 n（Cu）      0.1×3mol                          V
$\frac{3mol}{n}$=$\frac{8mol}{0.1×3mol}$，n（Cu）=0.1125mol＜0.15mol假设成立，所以Cu过量
∵化学方程式中应该以不足的作为计算对象即$\frac{8mol}{0.1×3mol}$=$\frac{2×22.4L}{V}$，v=1.68L
答：生成的NO在标准状况下体积为1.68升；
（2）3Cu+8HNO_3（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
                 8mol               3mol
               0.1×3mol        n（Cu（NO₃）₂）
$\frac{8mol}{0.1×3mol}$=$\frac{3mol}{n（Cu（N{O}_{3}）_{2}）}$，n（Cu（NO₃）₂）=0.1125mol根据铜原子守恒即 n（Cu²⁺）=0.1125mol，c（Cu²⁺）=$\frac{n（C{u}^{2+}）}{v}$=$\frac{0.1125mol}{0.1ml}$=1.1125mol
答：反应后溶液中Cu²⁺的物质的量浓度为1.1125mol/L
（3））3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
            3mol                       8mol
       0.15mol-0.1125mol         n（H⁺）
$\frac{3mol}{0.15mol-0.1125mol}$=$\frac{8mol}{n（{H}^{+}）}$，n（H⁺）=0.1mol，根据氢原子守恒，即 n（H⁺）=$\frac{1}{2}$n（H₂SO₄），则n（H₂SO₄）=0.2mol，V（H₂SO₄）=$\frac{n（{H}_{2}S{O}_{4}）}{V}$=100mL
答：还需再向反应后的溶液中至少加入100毫升2.0mol/L稀硫酸才能使铜粉完全反应．

点评 能正确的书写3Cu+8HNO_3（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O是解题的关键，并且要注意方程式计算时应该以不足的作为计算对象，并熟记V，C与物质的量n之间的转化．