Question

12．將一定質量由Cu和CuO組成的固體粉末加入到100mL 11mol•L^-1的濃HNO₃中，充分反應后，固體溶解完全，收集到NO、NO₂混合氣體6.72L（標準狀況）．若將該混合氣體與2.24L O₂（標準狀況）混合并通入到足量水中，恰好生成HNO₃．
（1）NO的體積是1.12L（標準狀況）．
（2）固體粉末中Cu單質的質量是12.8g．
（3）向濃HNO₃反應后的溶液中加入4mol•L^-1的NaOH溶液，當Cu²⁺恰好沉淀完時，需要NaOH溶液的體積是0.2L．

Answer 1

分析 （1）銅和濃硝酸反應生成二氧化氮，和稀硝酸反應生成NO，根據轉移電子守恒計算二氧化氮和NO的物質的量，然后計算體積；
（2）根據得失電子守恒，n（Cu）=2n（O₂），計算求解；
（3）向反應后溶液中加入NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部轉化成沉淀，此時溶液中溶質為NaNO₃，由鈉離子守恒n（NaNO₃）=n（NaOH），根據氮原子守恒可知n（HNO₃）=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO），最后根據V=$\frac{n}{c}$計算出需要氫氧化鈉溶液的體積．

解答 解：銅與濃硝酸反應的化學方程式為：Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，銅與稀硝酸反應的化學方程式為：3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+NO↑+4H₂O，
設生成的NO的物質的量為xmol，NO₂的物質的量為ymol，反應中銅失去的電子總數等于硝酸得到的電子總數則
 Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
  1    4                    2
 0.5y  2y                   y
3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+NO↑+4H₂O
3     8                     1
3x    8x                    x
根據生成NO、NO₂的物質的量可知：x+y=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$、根據電子守恒可知：3×x+y×1=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$×4，
聯立解得：x=0.05mol、y=0.25mol，
（1）生成的NO的體積為：0.05mol×22.4mol/L=1.12L，
故答案為：1.12；
（2）n（Cu）=2n（O₂）=0.2mol，所以m（Cu）=0.2mol×64g/mol=12.8g，
故答案為：12.8； 
（3）依據氮原子個數守恒得，硝酸的物質的量=n（NaNO₃）+n（NO₂+NO）=0.1×11mol，所以n（NaNO₃）=1.1-0.3=0.8mol，所以氫氧化鈉的物質的是0.8mol，所以體積為：V=$\frac{0.8mol}{4mol/L}$=0.2mol，
故答案為：0.2．

點評 本題考查混合物反應的計算，題目難度中等，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，明確反應實質為解答關鍵，注意結合方程式利用原子守恒進行的計算，試題培養了學生的化學計算能力．