Question

銅既能與稀硝酸反應，也能與濃硝酸反應，反應方程式為：Cu+4HNO_3（濃）→Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
3Cu+8HNO₃（稀）→3Cu（NO₃）₂↑+2NO+4H₂O．
現(xiàn)將25.6g Cu投入50mL 12mol/L的濃硝酸中，充分反應后，收集到4.48L（標準狀態(tài)）NO和NO₂的混合氣體．
（1）被還原硝酸的物質(zhì)的量是

0.2mol

；
（2）判斷25.6g Cu和50mL 12mol/L的硝酸反應后何者有剩余？

銅

，其物質(zhì)的量是

0.2mol

；
（3）如果4.48L（標準狀態(tài)）NO和NO₂的混合氣體是通過排水法進行收集，則收集到的氣體的體積是

2.99

L氣體（標準狀態(tài)）；
（4）如果往反應后的體系內(nèi)再加入200mL 4mol/L的稀硫酸，又會產(chǎn)生

2.99

 L氣體（標準狀態(tài)）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)氮原子守恒計算被還原的硝酸的物質(zhì)的量；
（2）先根據(jù)硝酸的總量計算起酸作用的硝酸的物質(zhì)的量，根據(jù)酸和銅的物質(zhì)的量的關系判斷哪種物質(zhì)過量；根據(jù)銅原子守恒計算參加反應的銅的物質(zhì)的量；
（3）先根據(jù)得失電子守恒計算一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量，再根據(jù)二氧化氮和水的反應計算二氧化氮轉(zhuǎn)化為一氧化氮的物質(zhì)的量，總的一氧化氮的體積即為收集到的氣體的體積；
（4）當向反應后的溶液 加稀硫酸后，溶液又有硝酸了，所以剩余的銅又和稀硝酸反應生成一氧化氮，先根據(jù)硝酸和銅的物質(zhì)的量判斷銅是否過量，然后根據(jù)不足量的物質(zhì)計算生成一氧化氮氣體的體積．

解答：解：（1）4.48L（標準狀態(tài)）NO和NO₂的混合氣體的物質(zhì)的量=

4.48L

22.4mol/L

=0.2mol，無論硝酸被還原成一氧化氮還是二氧化氮，根據(jù)氮原子守恒知，被還原的硝酸與氣體物質(zhì)的量之比為1：1，所以被還原的硝酸的物質(zhì)的量是0.2mol，故答案為0.2mol；  
（2）25.6g Cu的物質(zhì)的量=

25.6g

64g/mol

=0.4mol，50mL 12mol/L的硝酸的物質(zhì)的量=12mol/L×0.05L=0.6mol，由（1）知被還原的硝酸的物質(zhì)的量是0.2mol，所以剩余硝酸0.6mol-0.2mol=0.4mol，如果銅完全被氧化成銅離子，生成硝酸銅需要硝酸的物質(zhì)的量（起酸作用的硝酸的物質(zhì)的量）為0.4mol×2=0.8mol＞0.4mol，所以銅剩余．
根據(jù)銅原子守恒得，銅被氧化的物質(zhì)的量=

1

2

起酸作用的硝酸的物質(zhì)的量=

1

2

×0.4mol=0.2mol，所以還剩余銅0.4mol-0.2mol=0.2mol．
故答案為：銅；0.2mol；
（3）設一氧化氮的物質(zhì)的量為xmol，二氧化氮的物質(zhì)的量為ymol．
（x+y）mol×22.4L/mol=4.48L，x+y=0.2mol①
根據(jù)氧化還原反應中得失電子守恒知，銅失電子的物質(zhì)的量0.2mol×2=0.4mol，氮原子的得電子的物質(zhì)的量為3x+1y=0.4mol，

x+y=0.2mol 3x+1y=0.4mol

x=0.1mol y=0.1mol

所以混合氣體中二氧化氮和一氧化氮的體積都是2.24L．
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
3mol            1mol
0.1mol         

1

30

mol
所以最后收集的氣體體積為（0.1+

1

30

）mol×22.4L/mol=2.99L，
故答案為：2.99L；   
（4）當向反應后的溶液中加稀硫酸后，溶液相當于又變成硝酸溶液，根據(jù)銅和稀硝酸反應的方程式計算生成氣體的體積，
根據(jù)（2）知，硝酸的物質(zhì)的量為0.4mol，銅的物質(zhì)的量為0.2mol，根據(jù)銅和稀硝酸反應的方程式知，
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
3     2             44.8L
0.2mol 

2

15

mol       2.99L

2

15

mol＜0.4mol，所以硝酸過量，
根據(jù)銅和硝酸的反應方程式知，生成氣體的體積為2.99L．
故答案為：2.99L．

點評：本題考查了氧化還原反應的有關計算，難度較大，注意：如果題目中告訴兩種反應物的量，要進行過量計算，然后根據(jù)不足量的物質(zhì)為標準進行計算．