Question

【题目】将128 g铜置于一定量的浓硝酸中并微热。当铜片完全消失时，共收集到NO2和NO的混合气体44.8 L(标准状况)。

(1)写出上述过程中有关反应的离子方程式：___________________、_______________。

(2)混合气体中NO2的体积为__________ L，NO的体积________ L(均为标准状况下)。

(3)将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O2使其充分反应，若要使溶液恰好充满容器，则理论上需要参加反应的O2的物质的量为________mol。

Answer 1

【答案】Cu+4H＋+2NO3-=Cu2＋+2NO2↑+2H2O 3Cu+8H＋+2NO3-=3Cu2＋+2NO↑+4H2O 22.4 22.4 1

【解析】

Cu与浓硝酸反应产生硝酸铜、二氧化氮和水，反应进行到一定程度后，硝酸变为稀硝酸，稀硝酸与铜发生反应产生硝酸铜、一氧化氮和水，在反应过程中Cu失去电子的物质的量与硝酸变为二氧化氮、一氧化氮获得电子的物质的量相等，据此可计算出混合气体中两种气体的体积；将盛有反应产生的气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，不断通入氧气，至溶液恰好充满容器，二氧化氮、一氧化氮又变为硝酸，则氧气获得电子的物质的量与铜失去电子的物质的量相等，据此计算反应消耗氧气的物质的量。

(1) Cu与浓硝酸反应产生硝酸铜、二氧化氮和水，反应的离子方程式为Cu+4H＋+2NO3-=Cu2＋+2NO2↑+2H2O；当反应进行到一定程度后，硝酸变为稀硝酸，这时稀硝酸与铜发生反应产生硝酸铜、一氧化氮和水，该反应的离子方程式为3Cu+8H＋+2NO3-=3Cu2＋+2NO↑+4H2O；

(2)n(Cu)=128g÷64g/mol=2mol，由于Cu是+2价金属，所以n(e-)=2 n(Cu)=2×2mol=4mol，根据反应过程可知n(NO2)+n(NO)=44.8L÷22.4L/mol=2mol，根据反应过程中得失电子守恒可得n(NO2)+3n(NO)=4mol，两式联立可得n(NO2)=n(NO)=1mol，所以V(NO2)=V(NO)=22.4L；

(3)将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O2使其充分反应，若要使溶液恰好充满容器，则NO2、NO又转化为HNO3，最终结果是Cu失去电子，O2获得电子，根据电子守恒可得4n(O2)=4mol，所以理论上需要参加反应的O2的物质的量为n(O2)=1mol。