Question

将128 g铜置入一定量的浓硝酸中，并微热，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时（铜片完全消失），共收集到NO₂和NO的混合气体44.8 L气体（标准状况），求：

（1）写出上述过程中，有关反应的化学方程式（4分）。

______________________________________________________、

______________________________________________________。

（2）完成该反应至少需要量取10mol/L的浓硝酸_________mL（4分）。

（3）求混合气体中NO₂、NO的体积（6分，请写出计算步骤）。

（4）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O₂，使其充分反应，若要使水恰好充满容器，求理论上需要参加反应的O₂的物质的量（4分，请写出计算步骤）。

Answer

（共18分，本大题其它合理解法也得分）

（1）Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+ 2H2O 

3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+ 4H2O

（2）根据N元素守恒，HNO3被还原后生成NO2、NO，混合气体中

Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+ 2H2O 

          4                    2

        n(浓HNO3)=2mol       1mol     

3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+ 4H2O

           8                     2

       n(稀HNO3)=4mol          1mol

     故 n(HNO3) =6mol 

V (HNO3) = n(HNO3) / c(HNO3) = 6mol / (10mol/L) = 0.6 L = 600mL

（3）设混合气中n(NO2)=x   n(NO)=y ，则x+y=44.8 L/ 22.4 L /mol = 2mol-----①（2分）

      根据反应方程式

      Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+ 2H2O 

      1                         2

      0.5x                       x

3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+ 4H2O

      3                         2

      1.5y                       y

     0.5x+1.5y =128 g / (64 g/mol) = 2mol----②（2分）

     联立方程式得 x=1mol  y=1mol （1分）

      所以V(NO2)= 1mol ×22.4 L /mol=22.4L   V(NO)= 1mol ×22.4 L /mol=22.4L （1分）

（4）根据电子守恒，可得：

2Cu  —— O2    （2分）

           128       1

128g       n(O2)=1mol   （2分）

【解析】

试题分析：（1）、浓硝酸与铜反应式为Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+ 2H2O，反应进行到一定程度，浓硝酸变为稀硝酸，反应式变为3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+ 4H2O；（2）、由m/M可知n(Cu)=2mol，由V/Vm可知n(NO2)+n(NO)=2mol，设被浓硝酸氧化的铜为xmol，被硝酸氧化的铜为ymol，由反应式可知生成2xmolNO2、2y/3molNO，则x+y=2、2x+2y/3=2，解方程组，x=0.5，y=1.5；由反应式可知共消耗的n(HNO3)=(4x+8y/3)mol=6mol，由n/c可知V=0.6L=600mL；（3）、由n•Vm可知，V(NO2)=11.2L，V(NO)=33.6L；（4）、NO2与O2溶于水变成硝酸的反应式为4 NO2+O2+2H2O=4HNO3，NO与O2溶于水变成硝酸的反应式为4 NO+3O2+2H2O=4HNO3，由反应式可知氧化NO2的O2为1mol/4，氧化NO的O2为3×1/4mol，因此理论上共消耗的O2为1mol/4+3×1/4mol=1mol。

考点：考查硝酸的性质、物质的量在化学方程式计算中的应用、氮氧化物的性质等相关知识。