Question

在足量浓硝酸中加入3.84g Cu片，反应完全后，使产生的气体（只含有一种气体）通入800mL H₂O中充分反应，设反应后溶液体积不变．
（1）写出产生的气体通入水中的化学反应方程式，并指出氧化剂与还原剂质量之比；
（2）试求将气体通入水中充分反应后得到的溶液的物质的量浓度．

Answer

（1）铜与足量浓硝酸反应生成二氧化氮，NO2与水反应方程式3NO2+H2O═2HNO3+NO，反应中只有氮元素的化合价发生变化，由+4价升高为+5价，由+4价降低为+2价，所以NO2既是氧化剂也是还原剂，氧化剂被还原，还原剂被氧化，由产物中氮元素的化合价，可知起氧化剂与还原剂的NO2物质的量之比为1：2．据此判断．
（2）根据反应Cu+4HNO3═2NO2↑+Cu（NO3）2+2H2O计算生成的二氧化氮的物质的量，再根据NO2与水反应方程式3NO2+H2O═2HNO3+NO计算硝酸的物质的量，根据物质的量浓度定义式计算．
【解析】
（1）NO2与水反应方程式3NO2+H2O═2HNO3+NO，反应中只有氮元素的化合价发生变化，由+4价升高为+5价，由+4价降低为+2价，所以NO2既是氧化剂也是还原剂，氧化剂被还原，还原剂被氧化，由产物中氮元素的化合价，可知起氧化剂与还原剂的NO2物质的量之比为1：2．所以起氧化剂和还原剂的NO2的质量比为1：2．
答：反应方程式3NO2+H2O═2HNO3+NO，起氧化剂和还原剂的NO2的质量比为1：2．
（2）令3.84g Cu与浓硝酸反应生成的二氧化氮的物质的量为xmol，则：
Cu+4HNO3═2NO2↑+Cu（NO3）2+2H2O
64g       2mol
3.84g     xmol
所以=，解得x=0.12．
令0.12mol二氧化氮与水反应生成硝酸ymol，则：
3NO2+H2O═2HNO3+NO
3         2
0.12mol   ymol
所以y=0.08mol
所以形成的硝酸溶液的浓度为=0.1mol/L．
答：形成的硝酸溶液的浓度为0.1mol/L．