Question

11．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(yīng)，生成Cu²⁺和單質(zhì)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(zhì)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(yīng)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(yīng)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.568L的氣體（不考慮NO₂的溶解，也不考慮NO₂與N₂O₄的轉(zhuǎn)化），則該氣體的成分及物質(zhì)的量之比是4：3．

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(jì)算氧化亞銅的物質(zhì)的量，再根據(jù)元素守恒計(jì)算銅的物質(zhì)的量；
（2）根據(jù)銅的物質(zhì)的量計(jì)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(jì)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）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．

解答 解：（1）n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=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=$\frac{1.2g}{16g/mol}$=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=4.8g，
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(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＜1.568＜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
①（y+z）×22.4L/mol=1.568L
②96y+32z=4.8
解出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：4：3．

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