Question

38.4 mg銅與一定量的濃硝酸反應，銅全部反應后，共收集到氣體22.4 mL（標準狀況），反應消耗硝酸的物質的量是

1. A.
   1×10^-3 mol
2. B.
   1.6×10^-3 mol
3. C.
   2.2×10^-3 mol
4. D.
   2.4×10^-3 mol

Answer 1

C
解法1（極值法）：若全部為NO₂，根據化學反應方程式得其體積應為：
×2×22.4 L·mol^-1=26.88×10^-3 L="26.88" mL。
故產生的氣體為NO₂和NO混合氣。
若按Cu+4HNO₃====Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O考慮，消耗HNO₃量最大，
n（HNO₃）=0.6×10^-3 mol×4=2.4×10^-3 mol
若按3Cu+8HNO₃====3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O考慮，消耗HNO₃量最少：
n（HNO₃）=×0.6×10^-3 mol=1.6×10^-3 mol
實際消耗硝酸介于1.6×10^-3 mol與2.4×10^-3 mol之間。正確答案為C。
解法2（列方程求解）：假設生成NO₂物質的量為x，NO物質的量為y。
Cu+4HNO₃====Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O
1  4                  2
 2x                 x
3Cu+8HNO₃====3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
3   8                   2
y 4y                  y
依題有：
x=9×10^-4 mol  y=10^-4 mol
所以消耗的HNO₃物質的量：2x+4y=2×9×10^-4 mol+4×10^-4 mol=2.2×10^-3 mol
選擇C。
解法3（N守恒法）：
反應中被還原的HNO₃的物質的量為n（NO_x）==10^-3 mol
反應中起酸性作用的硝酸的物質的量為2n〔Cu（NO₃）₂〕=2×=1.2×10^-3 mol
反應中共消耗硝酸的總物質的量=1.0×10^-3 mol+1.2×10^-3 mol=2.2×10^-3 mol
選擇C。