Question

【题目】硝酸被称为“国防化工之母”，某化学兴趣小组对浓硝酸与铜片的反应进行探究，请完成下列问题。

(1)写出反应刚开始阶段化学方程式，并用“双线”桥表达电子转移的方向和数目______________，该阶段反应现象为_________。

(2)最终铜有剩余，则反应将要结束时的离子方程式是________；待反应停止时，再加入稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是_______。

(3)用试管将反应产生的NO2收集满并倒立在足量的水中，待试管中液面不再上升时，试管中剩余气体的体积约为原气体体积的________(相同条件下)

(4)若12.8g铜与一定质量的浓硝酸反应，铜完全溶解时，产生NO和NO2混合气体共5.6L(标准状况)，则反应中转移的电子的物质的量为_________。

Answer 1

【答案】 铜片溶解，溶液变蓝色，产生红棕色气体。 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 溶液中的硝酸根与硫酸中的氢离子重新具有硝酸的性质，可以继续反应 0.4 mol

【解析】

(1)Cu与浓硝酸反应产生Cu(NO3)2、NO2、H2O，根据元素化合价升降总数等于反应过程中电子转移数目用“双线”桥表达电子转移；从固体、液体、气体物质变化分析实验现象；

(2)随着反应的进行，硝酸变为稀硝酸，Cu与稀硝酸发生反应产生硝酸铜、NO、H2O，根据离子方程式书写原则，将化学方程式改写为离子方程式；

(3)根据NO2与H2O反应的方程式，结合反应前后气体体积变化分析判断；

(4)根据金属Cu失去电子的物质的量与硝酸得到电子的物质的量相等计算。

(1)Cu与浓硝酸反应产生Cu(NO3)2、NO2、H2O，反应方程式为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，在该反应中Cu元素化合价升高，失去电子2e-，HNO3中N元素化合价降低，得到电子2e-，用双线桥法表示电子转移为：；

物质Cu与浓硝酸发生反应，会看到铜片逐渐溶解，溶液由无色变蓝色，产生红棕色气体；

(2)随着反应的进行，硝酸变稀，这时是稀硝酸与Cu的反应，化学方程式为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，该反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；待反应停止时，若再加入稀硫酸，硫酸电离产生H+，与Cu(NO3)2电离产生的NO3-以HNO3的作用，将Cu氧化，继续发生反应：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，因此这时从铜片上又有气泡产生；

(3)用试管将反应产生的NO2收集满并倒立在足量的水中，发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，由方程式可知3体积的NO2反应后变为1体积的NO，因此反应后待试管中液面不再上升时，试管中剩余气体的体积约为原气体体积的；

(4)在Cu与硝酸的反应中，Cu失去电子变为Cu(NO3)2，HNO3得到电子变为NO、NO2。在反应过程中电子转移数目相等，所以n(Cu)==0.2 mol，所以反应过程中电子转移的物质的量n(e-)=2n(Cu)=2×0.2mol=0.4 mol。