Question

7．銅既能與稀硝酸反應(yīng)，也能與濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅與一定濃度硝酸反應(yīng)時(shí)，可將方程式表示為：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O （方程式未配平，不考慮 2NO₂?N₂O₄）．
（1）硝酸在該反應(yīng)中體現(xiàn)的性質(zhì)有氧化性、酸性．
（2）如果參加反應(yīng)的Cu和HNO₃的物質(zhì)的量之比是3：10，寫出并配平該反應(yīng)的離子方程式3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O．
（3）0.004molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的電子數(shù)是0.008N_A，如果得到的NO和NO₂物質(zhì)的量相同，則參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量是0.012mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下若將收集NO和NO₂的集氣瓶倒立于水中，通入一定量的氧氣充分反應(yīng)后發(fā)現(xiàn)無氣體剩余，則通入O₂的體積為44.8 mL；所得溶液（假設(shè)溶質(zhì)不擴(kuò)散）的物質(zhì)的量濃度是$\frac{1}{22.4}$mol/L（或0.0446 mol•L^-1）．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)中氮元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為+2、+4價(jià)，體現(xiàn)硝酸氧化性，同時(shí)生成硝酸鹽，硝酸體現(xiàn)酸性；
（2）銅失去2個(gè)電子形成Cu²⁺，失去的電子物質(zhì)的量是銅的2倍，據(jù)此計(jì)算，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算NO、NO₂的物質(zhì)的量，根據(jù)銅元素守恒計(jì)算硝酸銅的物質(zhì)的量，根據(jù)氮元素守恒可知參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO₂）+n（NO），根據(jù)方程式4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，計(jì)算需要通入O₂的物質(zhì)的量，生成硝酸的物質(zhì)的量，根據(jù)V=cVm計(jì)算氧氣體積，溶液體積等于一氧化氮與二氧化氮的體積之和，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算硝酸濃度；
（3）令銅為3mol，則HNO₃為10mol，根據(jù)銅元素守恒可知，生成硝酸銅3mol，所以氧化劑作用的硝酸為10mol-6mol=4mol，令生成NO為xmol，則生成NO₂為（4-x）mol，利用電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計(jì)算x值，據(jù)此書寫離子方程式．

解答 解：（1）反應(yīng)中氮元素化合價(jià)由+5價(jià)降低為+2、+4價(jià)，體現(xiàn)硝酸氧化性，同時(shí)生成硝酸鹽，硝酸體現(xiàn)酸性．
故答案為：氧化性、酸性；
（2）令銅為3mol，則HNO₃為10mol，根據(jù)銅元素守恒可知，生成硝酸銅3mol，所以氧化劑作用的硝酸為10mol-6mol=4mol，令生成NO為xmol，則生成NO₂為（4-x）mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，3x+（4-x）×1=3×2，解得x=1，即生成NO為1mol，則生成NO₂為3mol，反應(yīng)離子方程式為3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O．
故答案為：3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O；
（3）銅失去2個(gè)電子形成Cu²⁺，失去的電子物質(zhì)的量是銅的2倍，0.004molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的電子數(shù)是0.004mol×2×N_Amol^-1=0.008N_A；根據(jù)銅元素守恒，n[Cu（NO₃）₂]=n（Cu）=0.004mol，令NO、NO₂的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有3y+y=0.004×2，解得y=0.002，根據(jù)氮元素守恒可知，參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量：n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO₂）+n（NO）=0.004mol×2+0.002mol+0.002mol=0.012mol；根據(jù)方程式4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃可知，需要通入O₂的物質(zhì)的量為：0.002mol×$\frac{1}{4}$+0.002mol×$\frac{3}{4}$=0.002mol，生成硝酸的物質(zhì)的量為0.002mol+0.002mol=0.004mol，所以需要氧氣的體積為0.002mol×22.4L/mol=0.0448L=44.8ml；溶液體積等于一氧化氮與二氧化氮的體積之和，所以溶液的體積為0.004mol×22.4L/mol=0.004×22.4L，所得溶液的物質(zhì)的量濃度是$\frac{0.004mol}{0.004×22.4L}$=$\frac{1}{22.4}$mol/L．
故答案為：0.008N_A；0.012mol；44.8mL；$\frac{1}{22.4}$mol/L（或0.0446 mol•L^-1）．

點(diǎn)評 本題考查反應(yīng)方程式的有關(guān)計(jì)算，難度中等，（2）中離子方程式的書寫關(guān)鍵是NO、NO₂的物質(zhì)的量的確定，注意氧化還原反應(yīng)原理的靈活應(yīng)用是關(guān)鍵．