问题 问答题

铜既能与稀硝酸反应,也能与浓硝酸反应,反应方程式为:Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO32+2NO2↑+2H2O;

3Cu+8HNO3(稀)→3Cu(NO32↑+2NO+4H2O.

现将25.6g Cu投入50mL 12mol/L的浓硝酸中,充分反应后,收集到4.48L(标准状态)NO和NO2的混合气体.

(1)被还原硝酸的物质的量是______;

(2)判断25.6g Cu和50mL 12mol/L的硝酸反应后何者有剩余?______,其物质的量是______;

(3)如果4.48L(标准状态)NO和NO2的混合气体是通过排水法进行收集,则收集到的气体的体积是______L气体(标准状态);

(4)如果往反应后的体系内再加入200mL 4mol/L的稀硫酸,又会产生______ L气体(标准状态).

答案

(1)4.48L(标准状态)NO和NO2的混合气体的物质的量=

4.48L
22.4mol/L
=0.2mol,无论硝酸被还原成一氧化氮还是二氧化氮,根据氮原子守恒知,被还原的硝酸与气体物质的量之比为1:1,所以被还原的硝酸的物质的量是0.2mol,故答案为0.2mol;  

(2)25.6g Cu的物质的量=

25.6g 
64g/mol
=0.4mol,50mL 12mol/L的硝酸的物质的量=12mol/L×0.05L=0.6mol,由(1)知被还原的硝酸的物质的量是0.2mol,所以剩余硝酸0.6mol-0.2mol=0.4mol,如果铜完全被氧化成铜离子,生成硝酸铜需要硝酸的物质的量(起酸作用的硝酸的物质的量)为0.4mol×2=0.8mol>0.4mol,所以铜剩余.

根据铜原子守恒得,铜被氧化的物质的量=

1
2
起酸作用的硝酸的物质的量=
1
2
×0.4mol
=0.2mol,所以还剩余铜0.4mol-0.2mol=0.2mol.

故答案为:铜;0.2mol;

(3)设一氧化氮的物质的量为xmol,二氧化氮的物质的量为ymol.

(x+y)mol×22.4L/mol=4.48L,x+y=0.2mol①

根据氧化还原反应中得失电子守恒知,铜失电子的物质的量0.2mol×2=0.4mol,氮原子的得电子的物质的量为3x+1y=0.4mol,

x+y=0.2mol
3x+1y=0.4mol
x=0.1mol
y=0.1mol

所以混合气体中二氧化氮和一氧化氮的体积都是2.24L.

3NO2+H2O=2HNO3+NO

3mol            1mol

0.1mol         

1
30
mol

所以最后收集的气体体积为(0.1+

1
30
)mol×22.4L/mol=2.99L,

故答案为:2.99L;   

(4)当向反应后的溶液中加稀硫酸后,溶液相当于又变成硝酸溶液,根据铜和稀硝酸反应的方程式计算生成气体的体积,

根据(2)知,硝酸的物质的量为0.4mol,铜的物质的量为0.2mol,根据铜和稀硝酸反应的方程式知,

3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O

3     2             44.8L

0.2mol 

2
15
mol       2.99L

2
15
mol<0.4mol,所以硝酸过量,

根据铜和硝酸的反应方程式知,生成气体的体积为2.99L.

故答案为:2.99L.

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