Question

硝酸銅受熱易分解：2Cu（NO₃）₂2CuO+4NO₂↑+O₂↑，當溫度達到800℃時，CuO開始分解：4CuO2Cu₂O+O₂↑，至1000℃以上，CuO完全分解（加熱過程中忽略2NO₂=N₂O₄，2NO₂=2NO+O₂等反應）?現取5.64g Cu（NO₃）₂無水晶體，在一定溫度下使其分解，將生成的氣體及時導出并用足量的NaOH溶液充分吸收．
（1）若該質量的無水硝酸銅經加熱完全分解，其中的銅元素全部轉化為氧化銅，則氧化銅的質量是______．
（2）若該質量的無水硝酸銅完全分解，銅元素全部轉化為氧化亞銅，反應過程中生成的氣體被足量的NaOH溶液充分吸收后，還有多余的氣體，則多余的氣體是______（填分子式），其體積（標準狀況下）是______．
（3）若該質量的無水硝酸銅分解后的殘留固體中含有1.60g CuO，則殘留固體的質量可能是______．
（4）設該質量的無水硝酸銅在分解過程中，得到的殘留固體質量為x，生成的氣體中NO₂和O₂的體積比為y，求y與x的關系式：______；______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據n=計算硝酸銅的物質的量，根據銅元素守恒計算n（CuO），再根據m=nM計算氧化銅的質量；
（2）無水硝酸銅分解生成CuO時，生成的NO₂與O₂恰好與水完全反應，多余的氣體為CuO分解生成的氧氣，根據4CuO～O₂計算剩余氧氣的物質的量，再根據V=nVm計算體積；
（3）殘留固體可能是CuO和Cu₂O的混合物，也可能是CuO和Cu（NO₃）₂的混合物，據此討論結合銅原子守恒計算；
（4）當殘留固體為CuO和Cu（NO₃）₂的混合物或全部為CuO時，只發生反應：2Cu（NO₃）₂2CuO+4NO₂↑+O₂↑，
當殘留固體為CuO和Cu₂O的混合物或全部為Cu₂O時，設CuO的物質的量為m mol，Cu₂O的物質的量為n mol，則n（CuO）+2n（Cu₂O）=m+2n=0.03（mol），x=80m+144n，y=0.06/（0.015+0.5n），據此計算．
解答：解：（1）由題意可知n[Cu（NO₃）₂]==0.03 mol，根據銅元素守恒可得n（CuO）=0.03 mol，所以m（CuO）=0.03mol×80g/mol=2.4 g，故答案為：2.4g；
（2）無水硝酸銅分解生成CuO時，生成的NO₂與O₂恰好與水完全反應，多余的氣體為CuO分解生成的氧氣，由可知關系式4CuO～O₂可知，n（O₂）=0.03mol×=0.0075（mol），所以標準狀況下氧氣的體積為0.0075mol×22.4L/mol=0.168 L，
故答案為：O₂，0.168L；
（3）殘留固體可能是CuO和Cu₂O的混合物，也可能是CuO和Cu（NO₃）₂的混合物．若為CuO和Cu₂O的混合物，則n（CuO）==0.02 mol，n（CuO）+2n（Cu₂O）=0.03 mol，所以n（Cu₂O）=0.005 mol，故m（Cu₂O）=134g/mol×0.005mol=0.72g，m（殘留固體）=1.60 g+0.72 g=2.32 g； 若為CuO和Cu（NO₃）₂的混合物，則n（CuO）=0.02 mol，則n（CuO）+n[Cu（NO₃）₂]=0.03 mol，n[Cu（NO₃）₂]=0.01 mol，m[Cu（NO₃）₂]=0.01mol×188g/mol=1.88 g，m（殘留固體）=1.60 g+1.88 g=3.48 g，故答案為：2.32g或3.48g；
（4）當殘留固體為CuO和Cu（NO₃）₂的混合物或全部為CuO時，只發生反應：2Cu（NO₃）₂2CuO+4NO₂↑+O₂↑，此時NO₂和O₂的體積比為y=4，故2.4 g≤x＜5.64 g；當殘留固體為CuO和Cu₂O的混合物或全部為Cu₂O時，設CuO的物質的量為m mol，Cu₂O的物質的量為n mol，則n（CuO）+2n（Cu₂O）=m+2n=0.03（mol），x=80m+144n，y=，解得，剩余全為氧化亞銅是質量最小為0.015mol×144g/mol=2.16g，此時2.16g≤x＜2.4g；另外，x=2.4 g時也符合，故答案為：2.4 g≤x＜5.64 g，y=4；2.16g≤x＜2.4g，?
點評：考查根據方程式的計算、混合物的有關計算，難度較大，根據可能的情況進行討論計算，對學生的思維由較高的要求．