Question

9．某100mL硝酸和硫酸的混合液，其中硝酸的物質的量濃度為0.4mol/L，硫酸的物質的量濃度為0.1mol/L，向混合液中加入1.92g銅粉，微熱，待充分反應后，試求
（1）產生氣體的體積；
（2）Cu²⁺的物質的量濃度．

Answer 1

分析 n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，n（HNO₃）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，n（H₂SO₄）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，n（H⁺）=n（HNO₃）+2n（H₂SO₄）=0.06mol，Cu和稀硝酸的離子反應方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，根據方程式知，如果0.03molCu完全反應需要氫離子的物質的量是0.08mol＞0.06mol，所以氫離子不足量，應該以氫離子為標準計算；
（1）根據氫離子和NO之間的關系式計算NO體積；
（2）根據氫離子和銅離子之間的關系式計算銅離子濃度．

解答 解：n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，n（HNO₃）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，n（H₂SO₄）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，n（H⁺）=n（HNO₃）+2n（H₂SO₄）=0.06mol，Cu和稀硝酸的離子反應方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，根據方程式知，如果0.03molCu完全反應需要氫離子的物質的量是0.08mol＞0.06mol，所以氫離子不足量，應該以氫離子為標準計算；
（1）設生成NO物質的量為x，
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
         8mol      2mol
         0.06mol    x
8mol：2mol=0.06mol：x
x=$\frac{2mol×0.06mol}{8mol}$=0.015mol，
V（NO）=0.015mol×22.4L/mol=0.336L，
答：產生NO體積為0.336L；
（2）設生成銅離子物質的量是y，
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
         8mol 3mol
      0.06mol  y
8mol：3mol=0.06mol：y
y=$\frac{3mol×0.06mol}{8}$=0.0225mol，
銅離子物質的量濃度=$\frac{0.0225mol}{0.1L}$=0.225mol/L，
答：銅離子濃度是0.225mol/L．

點評 本題考查氧化還原反應有關計算，為高頻考點，側重考查分析計算能力，正確判斷以哪種物質為標準進行計算是解本題關鍵，注意要進行過量計算，為易錯題．