Question

4．高一某研究性學習小組在化學實驗研修時探究氫氣還原氧化銅實驗．
（1）理論計算：稱取24.0g CuO進行實驗，若H₂足量，應該可以得到Cu的質(zhì)量為19.2 g
（2）實驗：待24.0g CuO完全變成紅色固體，冷卻，稱量，得固體20.4g．這個反�，F(xiàn)象激發(fā)了學生的興趣；
（3）一組學生查閱資料：
Ⅰ．H₂還原CuO時還可能得到氧化亞銅（Cu₂O），Cu₂O為紅色固體，不溶于水；
Ⅱ．Cu₂O能與稀硫酸反應：Cu₂O+H₂SO?=CuSO?+Cu+H₂O；
Ⅲ．Cu₂O能與稀硝酸反應：3Cu₂O+14HNO₃（稀）=6Cu（NO₃）₂+2NO↑+7H₂O；
Ⅳ．Cu能與稀硝酸反應：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
討論：可以選擇足量的稀硫酸（填“稀硫酸”或“稀硝酸”）判斷紅色固體中混有Cu₂O； 現(xiàn)象是溶液呈藍色同時有紅色固體出現(xiàn)；
（4）另一組學生認為通過計算，即可確認固體成分是Cu與Cu₂O的混合物．
20.4g紅色固體中Cu₂O的物質(zhì)的量為0.075mol；將20.4g紅色固體加入到體積為200mL足量的稀硝酸中，被還原的硝酸的物質(zhì)的量為0.15mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)銅元素守恒計算銅的質(zhì)量；
（3）根據(jù)信息Ⅱ可知，Cu₂O能與稀硫酸反應產(chǎn)生銅和硫酸銅，根據(jù)Ⅲ、Ⅳ可知，Cu₂O、Cu都能與稀硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮；
（4）設(shè)Cu為xmol，Cu₂O為ymol，根據(jù)題意有$\left\{\begin{array}{l}{64x+144y=20.4}\\{80x+80×2y=24}\end{array}\right.$，由此確定Cu₂O的物質(zhì)的量，紅色固體加入到足量的稀硝酸中，銅都被氧化成+2價銅離子，硝酸根中的氮從+5價被還原為+2價的NO，根據(jù)電子得失守恒計算被還原的硝酸的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）24.0g CuO中銅元素的質(zhì)量為$24×\frac{64}{80}$g=19.2g，根據(jù)銅元素守恒可知可以得到Cu的質(zhì)量為19.2g，故答案為：19.2；
（3）根據(jù)信息Ⅱ可知，Cu₂O能與稀硫酸反應產(chǎn)生銅和硫酸銅，根據(jù)Ⅲ、Ⅳ可知，Cu₂O、Cu都能與稀硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮，所以用硝酸無法判斷是否含有Cu₂O，可以選擇稀硫酸，若溶液呈藍色同時有紅色固體出現(xiàn)，則說明有Cu₂O，
故答案為：稀硫酸；溶液呈藍色同時有紅色固體出現(xiàn)；
（4）設(shè)Cu為xmol，Cu₂O為ymol，根據(jù)題意有$\left\{\begin{array}{l}{64x+144y=20.4}\\{80x+80×2y=24}\end{array}\right.$，x=0.15mol，y=0.075mol，所以Cu₂O的物質(zhì)的量為0.075mol，紅色固體加入到足量的稀硝酸中，銅都被氧化成+2價銅離子，電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為0.15mol×2+0.075mol×2=0.45mol，硝酸根中的氮從+5價被還原為+2價的NO，根據(jù)電子得失守恒可知被還原的硝酸的物質(zhì)的量為$\frac{0.45mol}{3}$=0.15mol，
故答案為：0.075；0.15．

點評 本題考查混合物的計算及實驗分析，題目難度大，綜合性強，注意從質(zhì)量守恒和氧化還原反應得失電子守恒的角度分析．