Question

某同學(xué)為了探究濃、稀硝酸與Cu的反應(yīng)規(guī)律，向20mL 15 mol?L^-1濃硝酸中加入過(guò)量的鋼絲，充分反應(yīng)至反應(yīng)結(jié)束，用排水法收集到氣體V L（已經(jīng)折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），完成下列問(wèn)題：
（1）NO₂與水反應(yīng)的離子方程式為

 

；濃硝酸與Cu反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

（2）開始生成NO時(shí)，硝酸的物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1．（反應(yīng)過(guò)程中溶液的體積變化忽略）

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）NO₂與水反應(yīng)生成NO和硝酸，濃硝酸與Cu反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，據(jù)此書寫離子反應(yīng)方程式和化學(xué)反應(yīng)方程式即可；
（2）設(shè)Cu的物質(zhì)的量為a，濃硝酸先和銅反應(yīng)，設(shè)反應(yīng)生成的二氧化氮物質(zhì)的量為x，然后濃硝酸變稀，繼續(xù)和過(guò)量的銅反應(yīng)，生成的氣體一氧化氮物質(zhì)的量為y，依據(jù)元素守恒利用x和y表示出反應(yīng)消耗掉的硝酸，根據(jù)關(guān)系列出方程式 求解出第一步反應(yīng)掉的硝酸量（一氧化氮生成時(shí)第二步反應(yīng)應(yīng)該啟動(dòng)，第一步反應(yīng)終止），據(jù)此解答即可．

解答： 解：（1）NO₂與水反應(yīng)生成NO和硝酸，氧化物不能拆，離子反應(yīng)方程式為：3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO，硝酸與Cu反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，化學(xué)反應(yīng)方程式為：Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂+2H₂O，故答案為：3NO₂+H₂O=2H⁺+2NO₃^-+NO；Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂+2H₂O；
（2）該過(guò)程涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為：Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂+2H₂O，3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO+4H₂O和3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，設(shè)排水法收集之前，產(chǎn)生NO₂、NO的物質(zhì)的量分別是x、y，依據(jù)方程式：消耗HNO₃的物質(zhì)的量：2x+4y=

15×20

1000

，排水法后收集到的氣體：

x

3

+y=

V

22.4

 解得x=

9

20

-

15

56

×V，y=

15

112

×V-

3

20

 
開始生成NO時(shí)，HNO₃的物質(zhì)的量濃度=

4y

20 1000

=

375V-420

14

，故答案為：

375V-420

14

．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查的是氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算，充分利用元素守恒解題是解決本題的關(guān)鍵，難度較大．