Question

4．向27.2gCu和Cu₂0的混合物中加入某濃度的稀硝酸0.5L，固體物質完全反應，生成NO和Cu（N0₃）₂，在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此時溶液呈中性．金屬離子已完全沉淀，沉淀質量為39.2g．下列有關說法不正確的是（　　）

• A． Cu與Cu₂0的物質的量之比為2：1
• B． 硝酸的物質的量濃度為2.4mol/L
• C． 產生的NO在標準狀況下的體枳為4.48L
• D． Cu、Cu₂0與硝酸反應后剩余HN0₃為lmol

Answer 1

分析 在所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質量為39.2g，物質的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根據銅元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反應后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol，
A．Cu和Cu₂O的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量及關系式n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，列方程計算；
B．根據N元素守恒可知原硝酸溶液n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃），根據A計算的Cu和Cu₂O的物質的量，利用電子轉移守恒計算n（NO），根據Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH），再根據c=$\frac{n}{V}$計算；
C．根據A計算的Cu和Cu₂O的物質的量，利用電子轉移守恒計算n（NO），再根據V=nVm計算NO的體積；
D．反應后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉與硝酸銅反應，剩余的氫氧化鈉與硝酸反應，最后為硝酸鈉溶液，根據氮元素守恒可知反應后溶液中n（HNO₃）+2n[[Cu（NO₃）₂]=n（NaNO₃），據此進行計算．

解答 解：在所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質量為39.2g，物質的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根據銅元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反應后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol，
A、設Cu和Cu₂O的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量有 64x+144y=27.2，根據銅元素守恒有x+2y=0.4，聯立方程解得x=0.2，y=0.1，所以n（Cu）：n（Cu₂O）=0.2：0.1=2：1，故A正確；
B、根據N元素守恒可知n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃），根據電子轉移守恒可知：3n（NO）=2n（Cu）+2n（Cu₂O），所以3n（NO）=2×0.2mol+2×0.1mol，解得n（NO）=0.2mol，根據Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，所以n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃）=0.2mol+1mol=1.2mol，所以原硝酸溶液的濃度為$\frac{1.2mol}{0.5L}$=2.4mol/L，故B正確；
C、由B中計算可知n（NO）=0.2mol，所以標準狀況下NO的體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L，故C正確；
D、反應后的溶液中加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉與硝酸銅反應，剩余的氫氧化鈉與硝酸反應，最后為硝酸鈉溶液，根據氮元素守恒可知反應后溶液中n（HNO₃）+2n[[Cu（NO₃）₂]=n（NaNO₃），所以n（HNO₃）=n（NaNO₃）-2n[[Cu（NO₃）₂]=1mol-2×0.4mol=0.2mol，故D錯誤；
故選D．

點評 本題考查銅及其化合物知識、氧化還原反應的計算，難度較大，清楚反應過程，充分利用守恒計算是解題的關鍵，試題培養了學生的化學計算能力．