Question

已知：硝酸銅受熱易分解．170℃時，2Cu（NO₃）₂

△

2CuO+4NO₂↑+O₂↑開始分解，至250℃分解完全．（其中2NO₂?N₂O₄，2NO₂→2NO+O₂等反應忽略不計）．800℃時，4CuO₂

高溫

Cu₂O+O₂↑開始分解，至1000℃以上分解完全．
（1）取5.64g無水硝酸銅，加熱至1000℃以上，將生成的氣體導入足量的NaOH溶液充分吸收后，還有逸出的氣體是

 

（填分子式），體積（標準狀況）為

 

；將吸收液加水稀釋到100mL，此溶液中NO3-的物質的量濃度為

 

（2）取5.64g無水硝酸銅加熱至某溫度分解后的殘留固體中含有1.60g CuO，則殘留固體的質量可能是

 

．
實驗證明，當溫度達到1800℃時，Cu₂O也會發(fā)生分解：2Cu₂O

1800℃

4Cu+O₂↑
（3）取8.00g CuO，加熱到1800℃左右，冷卻后稱得質量為6.88g，通過計算求出反應后剩余固體中各成分的物質的量之比

 

．
（4）取8.00g CuO，通入一定量H₂并加熱，使其部分還原為Cu和Cu₂O，且其中n （Cu₂O）：n （Cu）=x．將此混合物溶于足量的稀硫酸中（Cu₂O+2H⁺→Cu+Cu²⁺+H₂O），充分反應后過濾得到Cu y g，試求未被還原的CuO的物質的量（用含x、y的代數(shù)式表示）

 

．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）無水硝酸銅分解生成CuO時，生成的NO₂與O₂恰好與水完全反應，多余的氣體為CuO分解生成的氧氣，根據(jù)4CuO～O₂計算剩余氧氣的物質的量，再根據(jù)V=nVm計算體積；
根據(jù)n=

m

M

計算5.64g無水硝酸銅物質的量，由轉化關系可知，5.64g無水硝酸銅中含有的硝酸根等于溶液中含有的硝酸根，再根據(jù)c=

n

V

計算；
（2）殘留固體可能是CuO和Cu₂O的混合物，也可能是CuO和Cu（NO₃）₂的混合物，據(jù)此討論結合銅原子守恒計算；
（3）根據(jù)固體質量減少與氧化銅中含有的氧元素質量，判斷氧化銅是否完全發(fā)生轉化為Cu，進而判斷剩余固體中Cu元素、O元素的質量，確定Cu原子與氧原子關系，確定剩余固體的組成，據(jù)此計算解答；
（4）過濾得到y(tǒng)gCu來源于氫氣還原生成的Cu及Cu₂O與酸反應生成的Cu，令氫氣還原生成的Cu的物質的量為nmol，則Cu₂O的物質的量分別nxmol，根據(jù)方程式計算Cu₂O與酸反應生成的Cu的物質的量，進而計算n的值，再根據(jù)Cu原子守恒計算為分解的Cu．

解答： 解：（1）無水硝酸銅分解生成CuO時，生成的NO₂與O₂恰好與水完全反應，多余的氣體為CuO分解生成的氧氣，由可知關系式4CuO～O₂可知，n（O₂）=0.03mol×

1

4

=0.0075（mol），所以標準狀況下氧氣的體積為0.0075mol×22.4L/mol=0.168 L，
5.64g無水硝酸銅物質的量為

5.64g

188g/mol

=0.03mol，由轉化關系可知，5.64g無水硝酸銅中含有的硝酸根等于溶液中含有的硝酸根，故溶液中硝酸根的物質的量為0.03mol×2=0.06mol，故稀釋后溶液中硝酸根的物質的量濃度為

0.06mol

0.1L

=0.6mol/L，
故答案為：O₂；0.168L；0.6mol/L；
（2）殘留固體可能是CuO和Cu₂O的混合物，也可能是CuO和Cu（NO₃）₂的混合物．若為CuO和Cu₂O的混合物，則n（CuO）=

1.6g

80g/mol

=0.02 mol，n（CuO）+2n（Cu₂O）=0.03 mol，所以n（Cu₂O）=0.005 mol，故m（Cu₂O）=134g/mol×0.005mol=0.72g，m（殘留固體）=1.60 g+0.72 g=2.32 g； 若為CuO和Cu（NO₃）₂的混合物，則n（CuO）=0.02 mol，則n（CuO）+n[Cu（NO₃）₂]=0.03 mol，n[Cu（NO₃）₂]=0.01 mol，m[Cu（NO₃）₂]=0.01mol×188g/mol=1.88 g，m（殘留固體）=1.60 g+1.88 g=3.48 g，故答案為：2.32g或3.48g；
（3）取8.00g CuO，加熱到1800℃左右，冷卻后稱得質量為6.88g，則生成的氧氣的質量為8g-6.88g=1.12g，8gCuO中O元素質量為8g×

16

80

=1.6g＞1.12g，則CuO為完全轉化為Cu，剩余固體中Cu元素質量為8g-1.6g=6.4g，O元素質量為1.6g-1.12g=0.28g，剩余固體中n（Cu）：n（O）=

6.4

64

：

0.48

16

=10：3，故剩余固體為Cu、Cu₂O，故n（Cu₂O）=n（O）=

0.48g

16g/mol

=0.03mol，n（Cu）=

6.4g

64g/mol

-0.03mol×2=0.04mol，故n（Cu₂O）：n（Cu）=0.03mol：0.04mol=3：4，
故答案為：n（Cu₂O）：n（Cu）=3：4；
（4）8.00g CuO的物質的量為

8g

80g/mol

=0.1mol，
令氫氣還原生成的Cu的物質的量為nmol，則Cu₂O的物質的量分別nxmol，則：
Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O
nx       nx
所以nx+n=

y

64

，故n=

y

64(x+1)

，故n（Cu₂O）=nx=

xy

64(x+1)

根據(jù)銅原子守恒可知，未被還原的CuO的物質的量為n（CuO）=0.1-n-2nx=0.1-

y

64(x+1)

-2×

xy

64(x+1)

=0.1-

y+2xy

64(x+1)

，
故答案為：n（CuO）=0.1-

y+2xy

64(x+1)

．

點評：本題考查混合物的有關計算、根據(jù)方程式的計算等，難度較大，注意（2）根據(jù)可能的情況進行討論計算，對學生的思維由較高的要求．