Question

10．H₂還原CuO所得的紅色固體可能是Cu與Cu₂O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，生成Cu²⁺和單質銅．現(xiàn)有8g CuO被H₂還原后，得到紅色固體6.8g．
（1）6.8g上述混合物中含Cu與Cu₂O的物質的量之比是2：1；
（2）若將6.8g上述混合物與足量的稀硫酸充分反應后過濾，可得到固體4.8g；
（3）若將6.8g上述混合物與一定量的濃硝酸充分反應，生成標準狀況下1.568L的氣體（不考慮NO₂的溶解，也不考慮NO₂與N₂O₄的轉化），則該氣體的成分及物質的量之比是NO、NO₂；4：3．

Answer 1

分析 （1）n（CuO）=$\frac{8g}{{\begin{array}{l}{80g/mol}\end{array}}}$=0.1mol，根據(jù)Cu、O原子守恒得n（O）=n（CuO）═n（Cu）=0.1mol；固體由CuO生成Cu和Cu₂O，減少的質量為氧元素的質量，即8g-6.8g=1.2g，減少的n（O）=$\frac{1.2g}{{\begin{array}{l}{16g/mol}\end{array}}}$=0.075mol，所以Cu₂O中n（O）=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，據(jù)此計算兩種物質物質的量之比；
（2）n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
m（Cu₂O）=6.8g-3.2g=3.6g．
Cu₂O和稀硫酸反應，銅和稀硫酸不反應，根據(jù)氧化亞銅和Cu之間的關系式計算；
（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相當于4.8克的銅與硝酸反應．
設銅與硝酸反應全部生成二氧化氮，二氧化氮的體積為：
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
64g              44.8L
4.8g              3.36L
設銅與硝酸反應全部生成一氧化氮，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；
再結合方程式計算．

解答 解：（1）n（CuO）=$\frac{8g}{{\begin{array}{l}{80g/mol}\end{array}}}$=0.1mol，根據(jù)Cu、O原子守恒得n（O）=n（CuO）═n（Cu）=0.1mol；固體由CuO生成Cu和Cu₂O，減少的質量為氧元素的質量，即8g-6.8g=1.2g，減少的n（O）=$\frac{1.2g}{{\begin{array}{l}{16g/mol}\end{array}}}$=0.075mol，所以Cu₂O中n（O）=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n（Cu）與n（Cu₂O）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，
m（Cu₂O）=6.8g-3.2g=3.6g．
Cu₂O和稀硫酸反應，銅和稀硫酸不反應，設Cu₂O和稀硫酸反應生成銅的質量為x．
氧化亞銅和稀硫酸反應的方程式為：
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
144g           64g
3.6g            x
144g：64g=3.6g：x
x=1.6g
所以可得到固體的質量=3.2g+1.6g=4.8g，故答案為：4.8；
（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相當于4.8克的銅與硝酸反應．
設銅與硝酸反應全部生成二氧化氮，二氧化氮的體積為：
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
64g              44.8L
4.8g              3.36L
設銅與硝酸反應全部生成一氧化氮，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；
設生成一氧化氮的物質的量為ymol，生成二氧化氮的物質的量為zmol，
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
192g                2mol
96yg               ymol
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）2+2NO₂↑+2H₂O
64g                 2mol
32zg                zmol
$\left\{\begin{array}{l}{y+z=\frac{1.568}{22.4}}\\{96y+32z=4.8}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{y=0.04}\\{z=0.03}\end{array}\right.$，
所以一氧化氮和二氧化氮的物質的量之比為4：3，故答案為：NO、NO₂；4：3．

點評 本題考查化學方程式計算，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確物質性質及物質之間關系式是解本題關鍵，注意（3）題要確定氣體成分，題目難度中等．