Question

氫氣還原氧化銅所得的紅色固體可能是銅與氧化亞銅的混合物，已知Cu₂O在酸性溶液中可發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，生成Cu²⁺和單質(zhì)銅．
（1）現(xiàn)有8克氧化銅被氫氣還原后，得到紅色固體6.8克，其中含單質(zhì)銅與氧化亞銅的物質(zhì)的量之比是

2：1

；
（2）若將6.8克上述混合物與足量的稀硫酸充分反應(yīng)后過濾，可得到固體

4.8克

克；
（3）若將6.8克上述混合物與一定量的濃硝酸充分反應(yīng)，
①生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.568升的氣體（不考慮NO₂的溶解，也不考慮NO₂與N₂O₄的轉(zhuǎn)化），則該氣體的成分是

NO、NO₂

，其物質(zhì)的量之比是

4：3．

；
②把得到的溶液小心蒸發(fā)濃縮，把析出的晶體過濾，得晶體23.68．經(jīng)分析，原溶液中的Cu²⁺有20%殘留在母液中．求所得晶體的化學(xué)式為

Cu（NO₃）₂?6H₂O．

．

Answer 1

分析：（1）氧化銅和氫氣反應(yīng)生成銅和氧化亞銅、水，所以固體減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，根據(jù)剩余氧元素的質(zhì)量計算氧化亞銅的物質(zhì)的量，再根據(jù)元素守恒計算銅的物質(zhì)的量．
（2）根據(jù)銅的物質(zhì)的量計算銅的質(zhì)量，從而得出氧化亞銅的質(zhì)量，再根據(jù)反應(yīng)方程式計算氧化亞銅生成銅的質(zhì)量，兩部分銅的質(zhì)量即為固體的質(zhì)量．
（3）①采用極限法判斷氣體的成分，然后列方程式組求出一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比．
②先根據(jù)銅元素守恒計算硝酸銅溶液中銅離子的含量，再根據(jù)題意判斷晶體中銅離子的含量，從而得出硝酸銅的物質(zhì)的量，總質(zhì)量減去硝酸銅的質(zhì)量即為水的質(zhì)量，計算水的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比得出化學(xué)式．

解答：解：（1）n（CuO）=

8g

80g/mol

=0.1mol，氧元素的物質(zhì)的量=n（CuO）═銅元素的物質(zhì)的量=0.1mol；固體由CuO生成Cu和
Cu₂O，減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，即8g-6.8g=1.2g，減少的氧元素的物質(zhì)的量=

1.2g

16g/mol

=0.075mol，所以Cu₂O中氧元素的物質(zhì)的量=0.1mol-0.075mol=0.025mol，所以n（Cu₂O）=0.025mol，根據(jù)銅元素守恒得n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以單質(zhì)銅與氧化亞銅的物質(zhì)的量之比是2：1．
故答案為：2：1．
（2）n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
氧化亞銅的質(zhì)量=6.8g-3.2g=3.6g．
氧化亞銅和稀硫酸反應(yīng)，銅和稀硫酸不反應(yīng)，設(shè)氧化亞銅和稀硫酸反應(yīng)生成銅的質(zhì)量為x．
氧化亞銅和稀硫酸反應(yīng)的方程式為：
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
144g             64g
3.6g             x
x=1.6g
所以可得到固體的質(zhì)量=3.2g+1.6g=4.8克
故答案為：4.8克．
（3）①通過②分析知，6.8克的銅和氧化亞銅的混合物與硝酸反應(yīng)相當(dāng)于4.8克的銅與硝酸反應(yīng)．
設(shè)銅與硝酸反應(yīng)全部生成二氧化氮，二氧化氮的體積為：
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂ ↑+2H₂O
 64g               44.8L
4.8g                3.36L                   
設(shè)銅與硝酸反應(yīng)全部生成一氧化氮，一氧化氮的體積為：
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
192g                44.8L
4.8g               1.12L
  1.12L＜1.568l＜3.36L，所以該氣體是二氧化氮和一氧化氮的混合物．
設(shè)生成一氧化氮的物質(zhì)的量為ymol，生成二氧化氮的物質(zhì)的量為zmol．
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O  
192g                   2mol
 96yg                 ymol
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂ ↑+2H₂O
64g                 2mol
32zg                zmol

y+z= 1.568L 22.4L/mol 96y+32z=4.8

y=0.04 z=0.03

所以一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比為4：3．
故答案為：NO、NO₂； 4：3．
  ②根據(jù)銅元素守恒知，氧化銅中的銅全部轉(zhuǎn)化為硝酸銅中的銅離子，為0.1mol，原溶液中的Cu²⁺有20%殘留在母液中，所以晶體中銅離子的物質(zhì)的量為0.08mol，根據(jù)化學(xué)式知，晶體中硝酸銅的物質(zhì)的量=銅離子的物質(zhì)的量=0.08mol，
m（Cu（NO₃）₂）=0.08mol×188g/mol=15.04g＜23.68g，所以晶體中有水，水的物質(zhì)的量=

23.68g-15.04g

18g/mol

=0.48mol，硝酸銅與水的物質(zhì)的量之比=0.08mol：0.48mol=1：6，所以其化學(xué)式為Cu（NO₃）₂?6H₂O．
故答案為Cu（NO₃）₂?6H₂O．

點(diǎn)評：本題考查了銅的性質(zhì)，計算量較大，注意運(yùn)用分析、轉(zhuǎn)化的思想解題，易錯題是（2）題，容易把氧化銅生成的銅單質(zhì)漏掉而造成錯誤解答．