Question

32g銅與150mL一定濃度的硝酸恰好完全反應，產生的NO₂和NO混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L．請回答：（不要求寫計算過程）
（1）寫出銅與稀硝酸反應的化學方程式______．
（2）NO為______ mol．標準狀況V（NO）：V（NO₂）=______
（3）原硝酸溶液的濃度為______ mol?L-¹．
（4）試描述實驗過程中試管內產生氣體現象______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據銅和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，書寫化學方程式；
（2）設NO的物質的量為x mol，則NO₂的物質的量為-x mol=（0.5-x ）mol，再根據得失電子守恒，銅失去電子數等于氮得到電子數，求出x，進而求出V（NO）：V（NO₂）；
（3）根據氮原子守恒，n（HNO₃）=n（被還原HNO₃）+n（Cu（NO₃）₂）×2，求出原硝酸溶液的濃度；
（4）反應生成的紅棕色二氧化氮和水反應生成硝酸和無色一氧化氮，氣體顏色逐漸變淺．
解答：解：（1）硝酸具有強氧化性，銅和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，化學方程式為：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
（2）設NO的物質的量為x mol，則NO₂的物質的量為-x mol=（0.5-x ）mol，
因為 Cu-2e-═Cu²⁺，HNO₃+e^-═NO₂，HNO₃+3e^-═NO
根據得失電子守恒有×2=xmol×3+（0.5-x ）mol×1，
解得 x=0.25mol
NO的體積為0.2mol×22.4L?mol^-1=5.6L，NO₂的體積為（0.5-0.25）mol×22.4L?mol^-1=5.6L，所以V（NO）：V（NO₂）=1：1；
（3）因為HNO₃～NO、HNO₃～NO₂，所以，由氮元素守恒可知：n（被還原HNO₃）=n（NO）+n（NO₂）=0.5mol；
32g銅與150mL一定濃度的硝酸恰好完全反應，溶液中的溶質全部為Cu（NO₃）₂，
由氮原子守恒：n（HNO₃）=n（被還原HNO₃）+n（Cu（NO₃）₂）×2=0.5mol+×2=1.5mol，
則原硝酸溶液的濃度為：c（HNO₃）==10mol?L^-1；
（4）銅和硝酸反應生成NO₂和NO混合氣體，紅棕色的NO₂和水反應生成硝酸和無色的NO，化學方程式為：3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO，所以實驗過程中試管內產生氣體現象為：氣體顏色逐漸變淺．
故答案為：
（1）3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
（2）0.25，1：1；
（3）10；
（4）氣體顏色逐漸變淺．
點評：本題考查硝酸的性質及根據性質進行計算，硝酸具有強氧化性和酸性，可以和不活潑金屬如銅發生反應，既表現酸性又表現強氧化性，計算時注意守恒法的應用．