硫酸和硝酸是中学阶段常见的强酸.根据二者与金属的反应情况,回答下列问题:
(1)①在100mL 18mol•L-1的浓硫酸中加入过量的铜片,加热使之充分反应,产生的气体在标准状况下的体积可能是______.A.33.6L B.22.4L C.20.16L D.6.72L
②若向上述反应①的体系中再加入硝酸钠,有什么现象出现?用必要的文字和离子方程式加以说明______.
(2)若将过量铜粉与一定量浓硝酸反应,当反应完全停止时,共收集气体1.12L(标准状况),则该气体的成分是______,反应中所消耗的硝酸的物质的量可能为下列数据中的______.A.0.1mol B.0.15mol C.0.2mol D.0.25mol.
(1)①100mL 18mol•L-1的浓硫酸中含硫酸的物质的量为:0.1L×18mol•L-1═1.8mol
铜与浓硫酸反应的方程式为:
Cu+2H2SO4
CuSO4+SO2↑+2H2O, △ .
2mol 22.4L
1.8mol V
V=
═20.16L,由于铜与稀硫酸不反应,故实际上产生的气体体积小于20.16L,1.8mol×22.4L 2mol
故选:D.
②原溶液中有稀硫酸,加入硝酸钠,相当于存在硝酸,故铜继续溶解,铜把硝酸根还原为一氧化氮,一氧化氮不稳定,迅速和氧气生成二氧化氮.故答案为:铜片继续溶解,有无色气体生成(无色气体后变为红棕色),有关离子方程式为:
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(2)铜与浓硝酸反应产生二氧化氮,随反应进行,硝酸变稀,与稀硝酸反应产生一氧化氮,故收集气体为二者的混合物.故答案为:NO2、NO;
所消耗硝酸分为两部分,被还原硝酸和没被还原硝酸.被还原硝酸可根据N守恒得:n(HNO3)═n(NO2+NO)═1.12L÷22.4L/mol═0.05mol,没被还原的硝酸可根据电荷守恒求得范围,
若只产生二氧化氮,则铜失电子数为:0.05mol×(5-4)═0.05mol(铜失电子数等于硝酸得电子数),没被还原的硝酸为0.05mol;
若只产生一氧化氮,则铜失电子数为:0.05mol×(5-2)═0.15mol(铜失电子数等于硝酸得电子数),没被还原的硝酸为0.15mol,
因此没被还原的硝酸介于0.05~0.15mol之间,故参加反应的硝酸介于0.10~0.20mol之间,
故选:B.