Question

32g铜与150mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，产生的NO₂和NO混合气体在标准状况下的体积为11.2L．请回答：（不要求写计算过程）
（1）写出铜与稀硝酸反应的化学方程式______．
（2）NO为______ mol．标准状况V（NO）：V（NO₂）=______
（3）原硝酸溶液的浓度为______ mol?L-¹．
（4）试描述实验过程中试管内产生气体现象______．

Answer 1

解：（1）硝酸具有强氧化性，铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，化学方程式为：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（2）设NO的物质的量为x mol，则NO₂的物质的量为-x mol=（0.5-x ）mol，
因为 Cu-2e-═Cu²⁺，HNO₃+e^-═NO₂，HNO₃+3e^-═NO
根据得失电子守恒有×2=xmol×3+（0.5-x ）mol×1，
解得 x=0.25mol
NO的体积为0.2mol×22.4L?mol^-1=5.6L，NO₂的体积为（0.5-0.25）mol×22.4L?mol^-1=5.6L，所以V（NO）：V（NO₂）=1：1；
（3）因为HNO₃～NO、HNO₃～NO₂，所以，由氮元素守恒可知：n（被还原HNO₃）=n（NO）+n（NO₂）=0.5mol；
32g铜与150mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，溶液中的溶质全部为Cu（NO₃）₂，
由氮原子守恒：n（HNO₃）=n（被还原HNO₃）+n（Cu（NO₃）₂）×2=0.5mol+×2=1.5mol，
则原硝酸溶液的浓度为：c（HNO₃）==10mol?L^-1；
（4）铜和硝酸反应生成NO₂和NO混合气体，红棕色的NO₂和水反应生成硝酸和无色的NO，化学方程式为：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，所以实验过程中试管内产生气体现象为：气体颜色逐渐变浅．
故答案为：
（1）3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
（2）0.25，1：1；
（3）10；
（4）气体颜色逐渐变浅．
分析：（1）根据铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，书写化学方程式；
（2）设NO的物质的量为x mol，则NO₂的物质的量为-x mol=（0.5-x ）mol，再根据得失电子守恒，铜失去电子数等于氮得到电子数，求出x，进而求出V（NO）：V（NO₂）；
（3）根据氮原子守恒，n（HNO₃）=n（被还原HNO₃）+n（Cu（NO₃）₂）×2，求出原硝酸溶液的浓度；
（4）反应生成的红棕色二氧化氮和水反应生成硝酸和无色一氧化氮，气体颜色逐渐变浅．
点评：本题考查硝酸的性质及根据性质进行计算，硝酸具有强氧化性和酸性，可以和不活泼金属如铜发生反应，既表现酸性又表现强氧化性，计算时注意守恒法的应用．