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在足量濃硝酸中加入3.84g Cu片,反應完全后,使產生的氣體(只含有一種氣體)通入800mL H2O中充分反應,設反應后溶液體積不變.
(1)寫出產生的氣體通入水中的化學反應方程式,并指出氧化劑與還原劑質量之比;
(2)試求將氣體通入水中充分反應后得到的溶液的物質的量濃度.
分析:(1)銅與足量濃硝酸反應生成二氧化氮,NO2與水反應方程式3NO2+H2O═2HNO3+NO,反應中只有氮元素的化合價發(fā)生變化,由+4價升高為+5價,由+4價降低為+2價,所以NO2既是氧化劑也是還原劑,氧化劑被還原,還原劑被氧化,由產物中氮元素的化合價,可知起氧化劑與還原劑的NO2物質的量之比為1:2.據此判斷.
(2)根據反應Cu+4HNO3═2NO2↑+Cu(NO32+2H2O計算生成的二氧化氮的物質的量,再根據NO2與水反應方程式3NO2+H2O═2HNO3+NO計算硝酸的物質的量,根據物質的量濃度定義式計算.
解答:解:(1)NO2與水反應方程式3NO2+H2O═2HNO3+NO,反應中只有氮元素的化合價發(fā)生變化,由+4價升高為+5價,由+4價降低為+2價,所以NO2既是氧化劑也是還原劑,氧化劑被還原,還原劑被氧化,由產物中氮元素的化合價,可知起氧化劑與還原劑的NO2物質的量之比為1:2.所以起氧化劑和還原劑的NO2的質量比為1:2.
答:反應方程式3NO2+H2O═2HNO3+NO,起氧化劑和還原劑的NO2的質量比為1:2.
(2)令3.84g Cu與濃硝酸反應生成的二氧化氮的物質的量為xmol,則:
Cu+4HNO3═2NO2↑+Cu(NO32+2H2O
64g       2mol
3.84g     xmol
所以
3.84g
64g
=
xmol
2mol
,解得x=0.12.
令0.12mol二氧化氮與水反應生成硝酸ymol,則:
3NO2+H2O═2HNO3+NO
3         2
0.12mol   ymol
所以y=0.08mol
所以形成的硝酸溶液的濃度為
0.08mol
0.8L
=0.1mol/L.
答:形成的硝酸溶液的濃度為0.1mol/L.
點評:考查氧化還原反應計算、氧化還原反應概念,難度中等,理解基本概念,關鍵根據產物中化合價判斷起氧化劑與還原劑的NO2物質的量之比.
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