Question

銅合金是人類使用最早的金屬材料，銅在化合物中的常見化合價有+l 、+2。已知Cu₂O與稀硫酸反應，有紅色金屬析出且溶液呈藍色。現向Cu、Cu₂O和CuO組成的混合物中，加入1 L 0.6 mol/L HNO₃溶液恰好使混合物溶解，同時收集到2240 mL NO氣體（標準狀況）。請回答下列問題：
（1）寫出Cu₂O跟稀硝酸反應的離子方程式                        。
（2）若將上述混合物用足量的H₂加熱還原，所得到固體的質量為        。
（3）若混合物中含0.1 mol Cu，將該混合物與稀硫酸充分反應，至少消耗H₂SO₄的物質的量為              。
（4）若混合物中Cu的物質的量為n mol，則n的取值范圍為              。

Answer 1

（1） 3 Cu₂O +14 H⁺ + 2 NO₃^- =" 6" Cu²⁺ + 2 NO↑ + 7 H₂O　（2分）
（2） 16 g （2分）（沒單位扣1分）
（3）0.1 mol （2分）（沒單位扣1分）
（4） 0.05＜n＜0.15（2分）

解析試題分析：（1）硝酸具有強氧化性，而氧化亞銅中銅的化合價是＋1價，具有還原性，所以該反應的離子方程式是3 Cu₂O +14 H⁺ + 2 NO₃^- =" 6" Cu²⁺ + 2 NO↑ + 7 H₂O。
（2）硝酸的物質的量是0.6mol，而被還原的硝酸是0.1mol，所以根據原子守恒可知，生成硝酸銅的物質的量是0.25mol，則銅原子的物質的量是0.25mol，質量是0.25mol×64g/mol＝16g。
（3））設Cu₂O的物質的量為m，CuO的物質的量為n，所以由得失電子守恒可得0.1mol×2＋2m＝0.1mol×3，解得m="0.05" mol，由銅原子守恒可得n="0.05" mol，則根據Cu₂O＋H₂SO₄=CuSO₄＋Cu＋H₂O和CuO＋H₂SO₄=CuSO₄＋H₂O可知，消耗稀硫酸的物質的量是0.1mol。
（4）由（2）知銅元素的總的物質的量為0.25 mol，設Cu₂O、CuO的物質的量分別為x和y，則由得失電子守恒得2n＋2x＝0.1mol×3，解得；由銅守恒得n＋2x＋y＝0.25mol，所以y＝（n－0.05）mol。因Cu₂O、CuO的物質的量均大于零，所以可得n的范圍為0.05 mol＜n＜0.15 mol。
考點：考查氧化還原反應的有關計算
點評：在進行化學計算時，需要準確把握反應中的有關化學反應原理，寫出有關的化學方程式，然后再借助于各種守恒法，例如原子守恒、質量守恒、電荷守恒、電子得失守恒等。