Question

13．銅合金是人類使用最早的金屬材料，銅在化合物中的常見化合價(jià)有+l、+2．
（1）已知Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)，溶液呈藍(lán)色．寫出該反應(yīng)的離子方程式Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
（2）銅既能與稀硝酸反應(yīng)，也能與濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)銅與一定濃度的硝酸反應(yīng)時(shí)，可將方程式表示為：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O．
①硝酸在該反應(yīng)中的作用是氧化劑、酸，該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是NO、NO₂．
②0.3mol Cu被硝酸完全溶解后，Cu失去的電子數(shù)是0.6mol，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0.9mol，若用排水法收集這些氣體，可得標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積4.48L．
③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．

Answer 1

分析 （1）在酸性條件下，Cu₂O自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cu²⁺；
（2）①硝酸反應(yīng)生成硝酸鹽及硝酸中N元素的化合價(jià)降低；
②根據(jù)Cu元素的化合價(jià)變化來(lái)分析失去電子數(shù)，利用電子守恒來(lái)計(jì)算作氧化劑的硝酸的物質(zhì)的量，作酸性和作氧化劑的物質(zhì)的量之和為參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)NO不溶于水，3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
③根據(jù)電子守恒及質(zhì)量守恒定律來(lái)并配平該反應(yīng)的離子方程式．

解答 解：（1）在酸性條件下，Cu₂O自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cu²⁺，溶液變藍(lán)，離子方程式為Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，故答案為：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
（2）①在該反應(yīng)中硝酸反應(yīng)生成硝酸鹽，且硝酸中N元素的化合價(jià)降低，則作氧化劑，硝酸在反應(yīng)中被還原，則對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物NO、NO₂為還原產(chǎn)物，
故答案為：氧化劑、酸；NO、NO₂；
②該反應(yīng)中Cu元素由0價(jià)升高到+2價(jià)，則0.3mol Cu失去的電子為0.3mol×（2-0）=0.6mol，
設(shè)NO的物質(zhì)的量為n，得到的NO和NO₂物質(zhì)的量相同，
由電子守恒可知，0.3mol×2=n×（5-2）+n×（5-4），
解得n=0.15mol，
則N原子守恒可知作氧化劑的硝酸為0.15mol+0.15mol=0.3mol，
由Cu（NO₃）₂可知，作酸性的硝酸為0.3mol×2=0.6mol，
則參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量是0.3mol+0.6mol=0.9mol，
由3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO可知，0.15molNO₂與水反應(yīng)生成0.05molNO，
則用排水法收集這些氣體，最后氣體為NO，其物質(zhì)的量為0.15mol+0.05mol=0.2mol，
在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體的體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：0.6；0.9mol；4.48L；  
③Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O中，參加反應(yīng)的Cu和HNO₃的物質(zhì)的量之比是3：10，
則3Cu+10HNO₃→3Cu（NO₃）₂+xNO↑+yNO₂↑+5H₂O，
由電子守恒及N原子守恒可得，
$\left\{\begin{array}{l}{3x+y=6}\\{x+y=4}\end{array}\right.$，解得x=1，y=3，
則配平的化學(xué)反應(yīng)為3Cu+10HNO₃═3Cu（NO₃）₂+NO↑+3NO₂↑+5H₂O，
單質(zhì)、氣體、水在離子方程式中保留化學(xué)式，其離子反應(yīng)為3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O，
故答案為：3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原反應(yīng)及計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化來(lái)分析氧化還原反應(yīng)是關(guān)鍵，并利用電子守恒、質(zhì)量守恒定律等來(lái)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算即可解答，題目難度中等．