Question

13．銅生銹會(huì)生成銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]，銅綠受熱易分解，化學(xué)方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃ $\stackrel{△}{→}$2CuO+H₂O+CO₂↑，
（1）部分銹蝕成銅綠的銅片隔絕空氣加熱，完全反應(yīng)后固體質(zhì)量減少了9.3g，則生銹的銅片中銅綠的質(zhì)量為33.3g
將35g表面已銹蝕成銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]的銅片投入100mL一定濃度的硝酸中；充分反應(yīng)后，硝酸被還原成NO₂和NO，測(cè)得反應(yīng)后溶液PH值為1．往反應(yīng)后的溶液中加入過量的NaOH溶液，濾出沉淀，洗滌，干燥后得到39.2g藍(lán)色固體．（假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不變）
（2）已銹蝕的銅片中的銅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為73.14%．（保留兩位小數(shù)）
（3）銅片中單質(zhì)銅的物質(zhì)的量為0.2mol．
（4）若生成NO₂和NO混合氣體共a L（S．P．T）．
①求a的取值范圍（寫出詳細(xì)解答過程）
②求原硝酸的物質(zhì)的量濃度（用含a的代數(shù)式表示，寫出詳細(xì)解答過程）

Answer 1

分析 （1）固體減少的質(zhì)量為二氧化碳和水的質(zhì)量之和，根據(jù)方程式計(jì)算銅綠的質(zhì)量；
（2）39.2g藍(lán)色固體為氫氧化銅，根據(jù)Cu原子守恒計(jì)算Cu元素的質(zhì)量，再求出Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）設(shè)固體中Cu₂（OH）₂CO₃的物質(zhì)的量為xmol，Cu的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)銅原子守恒和已知質(zhì)量列式計(jì)算；
（4）①Cu與硝酸反應(yīng)，Cu失去的電子的物質(zhì)的量等于氣體得到的電子的物質(zhì)的量，假設(shè)只生成NO求出氣體的體積，或者假設(shè)只生成NO₂再求出氣體的體積，實(shí)際上生成的是兩種氣體，則體積在兩者之間；
②表面已銹蝕成銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]的銅片與硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和氮的氧化物，溶液中還有剩余的硝酸，根據(jù)氮原子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）固體減少的質(zhì)量為二氧化碳和水的質(zhì)量之和，則二氧化碳和水的質(zhì)量之和為9.3g，設(shè)銅綠的質(zhì)量為xg，
Cu₂（OH）₂CO₃ $\stackrel{△}{→}$2CuO+H₂O+CO₂↑ 固體質(zhì)量變化
  222                           62
  xg                           9.3g
則x=$\frac{222×9.3}{62}$=33.3g
故答案為：33.3；
（2）39.2g藍(lán)色固體為氫氧化銅，則氫氧化銅中Cu元素的質(zhì)量為$\frac{39.2g×64}{98}$=25.6g，則Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{25.6g}{35g}$×100%=73.14%；
故答案為：73.14%；
（3）設(shè)固體中Cu₂（OH）₂CO₃的物質(zhì)的量為xmol，Cu的物質(zhì)的量為ymol，已知銅綠和銅的總質(zhì)量為35g，生成氫氧化銅沉淀的質(zhì)量為39.2g，
則$\left\{\begin{array}{l}{222x+64y=35g}\\{98（2x+y）=39.2g}\end{array}\right.$，解得：x=0.1，y=0.2，
故答案為：0.2；
（4）①Cu與硝酸反應(yīng)，假設(shè)只生成NO，由方程式3Cu+8HNO₃（�。┄T3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知，Cu為0.2mol，則NO為$\frac{0.4}{3}$mol，其體積為$\frac{0.4}{3}$mol×22.4L/mol=$\frac{8.96}{3}$L，
Cu與硝酸反應(yīng)，假設(shè)只生成NO₂，由方程式Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O可知，Cu為0.2mol，則NO為0.4mol，其體積為0.4mol×22.4L/mol=8.96L，
實(shí)際上生成的是兩種氣體，則體積在兩者之間，即$\frac{8.96}{3}$＜a＜8.96；
答：a的取值范圍為$\frac{8.96}{3}$＜a＜8.96；
②表面已銹蝕成銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]的銅片與硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和氮的氧化物，溶液中還有剩余的硝酸，加NaOH溶液硝酸銅轉(zhuǎn)化為氫氧化銅沉淀，
Cu（OH）₂的物質(zhì)的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，
Cu（NO₃）₂～～Cu（OH）₂ ～～2HNO₃
0.4mol        0.4mol      0.8mol
反應(yīng)后溶液PH值為1，溶液中剩余的硝酸為0.1mol/L×0.1L=0.01mol，
所以硝酸的總物質(zhì)的量為0.8mol+0.01mol+$\frac{a}{22.4}$mol，所以硝酸的濃度為（8.1+$\frac{a}{2.24}$）mol/L；
答：原硝酸的物質(zhì)的量濃度為（8.1+$\frac{a}{2.24}$）mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有關(guān)方程式的計(jì)算，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，注意把握極限法在計(jì)算中的應(yīng)用．