Question

【題目】將128 g銅置于一定量的濃硝酸中并微熱。當銅片完全消失時，共收集到NO2和NO的混合氣體44.8 L(標準狀況)。

(1)寫出上述過程中有關反應的離子方程式：___________________、_______________。

(2)混合氣體中NO2的體積為__________ L，NO的體積________ L(均為標準狀況下)。

(3)將收集上述氣體的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中緩慢通入O2使其充分反應，若要使溶液恰好充滿容器，則理論上需要參加反應的O2的物質的量為________mol。

Answer 1

【答案】Cu+4H＋+2NO3-=Cu2＋+2NO2↑+2H2O 3Cu+8H＋+2NO3-=3Cu2＋+2NO↑+4H2O 22.4 22.4 1

【解析】

Cu與濃硝酸反應產生硝酸銅、二氧化氮和水，反應進行到一定程度后，硝酸變為稀硝酸，稀硝酸與銅發生反應產生硝酸銅、一氧化氮和水，在反應過程中Cu失去電子的物質的量與硝酸變為二氧化氮、一氧化氮獲得電子的物質的量相等，據此可計算出混合氣體中兩種氣體的體積；將盛有反應產生的氣體的容器倒扣在盛有水的水槽中，不斷通入氧氣，至溶液恰好充滿容器，二氧化氮、一氧化氮又變為硝酸，則氧氣獲得電子的物質的量與銅失去電子的物質的量相等，據此計算反應消耗氧氣的物質的量。

(1) Cu與濃硝酸反應產生硝酸銅、二氧化氮和水，反應的離子方程式為Cu+4H＋+2NO3-=Cu2＋+2NO2↑+2H2O；當反應進行到一定程度后，硝酸變為稀硝酸，這時稀硝酸與銅發生反應產生硝酸銅、一氧化氮和水，該反應的離子方程式為3Cu+8H＋+2NO3-=3Cu2＋+2NO↑+4H2O；

(2)n(Cu)=128g÷64g/mol=2mol，由于Cu是+2價金屬，所以n(e-)=2 n(Cu)=2×2mol=4mol，根據反應過程可知n(NO2)+n(NO)=44.8L÷22.4L/mol=2mol，根據反應過程中得失電子守恒可得n(NO2)+3n(NO)=4mol，兩式聯立可得n(NO2)=n(NO)=1mol，所以V(NO2)=V(NO)=22.4L；

(3)將收集上述氣體的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中緩慢通入O2使其充分反應，若要使溶液恰好充滿容器，則NO2、NO又轉化為HNO3，最終結果是Cu失去電子，O2獲得電子，根據電子守恒可得4n(O2)=4mol，所以理論上需要參加反應的O2的物質的量為n(O2)=1mol。