Question

將128 g銅置入一定量的濃硝酸中，并微熱，隨著銅的不斷減少，反應(yīng)生成的氣體顏色逐漸變淺，當(dāng)銅反應(yīng)完畢時(shí)（銅片完全消失），共收集到NO₂和NO的混合氣體44.8 L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），求：

（1）寫出上述過(guò)程中，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式（4分）。

______________________________________________________、

______________________________________________________。

（2）完成該反應(yīng)至少需要量取10mol/L的濃硝酸_________mL（4分）。

（3）求混合氣體中NO₂、NO的體積（6分，請(qǐng)寫出計(jì)算步驟）。

（4）將收集上述氣體的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中緩慢通入O₂，使其充分反應(yīng)，若要使水恰好充滿容器，求理論上需要參加反應(yīng)的O₂的物質(zhì)的量（4分，請(qǐng)寫出計(jì)算步驟）。

 

Answer 1

【答案】

（共18分，本大題其它合理解法也得分）

（1）Cu+4HNO₃(濃) = Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+ 2H₂O 

3Cu+8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂+2NO↑+ 4H₂O

（2）根據(jù)N元素守恒，HNO₃被還原后生成NO₂、NO，混合氣體中

Cu+4HNO₃(濃) = Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+ 2H₂O 

          4                    2

        n(濃HNO₃)=2mol       1mol     

3Cu+8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂+2NO↑+ 4H₂O

           8                     2

       n(稀HNO₃)=4mol          1mol

     故 n(HNO₃) =6mol 

V (HNO₃) = n(HNO₃) / c(HNO₃) = 6mol / (10mol/L) = 0.6 L = 600mL

（3）設(shè)混合氣中n(NO₂)=x   n(NO)=y ，則x+y=44.8 L/ 22.4 L /mol = 2mol-----①（2分）

      根據(jù)反應(yīng)方程式

      Cu+4HNO₃(濃) = Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+ 2H₂O 

      1                         2

      0.5x                       x

3Cu+8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂+2NO↑+ 4H₂O

      3                         2

      1.5y                       y

     0.5x+1.5y =128 g / (64 g/mol) = 2mol----②（2分）

     聯(lián)立方程式得 x=1mol  y=1mol （1分）

      所以V(NO₂)= 1mol ×22.4 L /mol=22.4L   V(NO)= 1mol ×22.4 L /mol=22.4L （1分）

（4）根據(jù)電子守恒，可得：

2Cu  —— O₂    （2分）

           128       1

128g       n(O₂)=1mol   （2分）

【解析】

試題分析：（1）、濃硝酸與銅反應(yīng)式為Cu+4HNO₃(濃) = Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+ 2H₂O，反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，濃硝酸變?yōu)橄∠跛�，反�?yīng)式變?yōu)?Cu+8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂+2NO↑+ 4H₂O；（2）、由m/M可知n(Cu)=2mol，由V/V_m可知n(NO₂)+n(NO)=2mol，設(shè)被濃硝酸氧化的銅為xmol，被硝酸氧化的銅為ymol，由反應(yīng)式可知生成2xmolNO₂、2y/3molNO，則x+y=2、2x+2y/3=2，解方程組，x=0.5，y=1.5；由反應(yīng)式可知共消耗的n(HNO₃)=(4x+8y/3)mol=6mol，由n/c可知V=0.6L=600mL；（3）、由n•V_m可知，V(NO₂)=11.2L，V(NO)=33.6L；（4）、NO₂與O₂溶于水變成硝酸的反應(yīng)式為4 NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，NO與O₂溶于水變成硝酸的反應(yīng)式為4 NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，由反應(yīng)式可知氧化NO₂的O₂為1mol/4，氧化NO的O₂為3×1/4mol，因此理論上共消耗的O₂為1mol/4+3×1/4mol=1mol。

考點(diǎn)：考查硝酸的性質(zhì)、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用、氮氧化物的性質(zhì)等相關(guān)知識(shí)。