Question

（13分）铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO₃  →  Cu(NO₃)₂+NO↑+NO₂↑+H₂O （方程式未配平，不考虑2NO₂ N₂O₄）。

（1）硝酸在该反应中的作用是__________________。（1分）

（2）0.004molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是______________，如果得到的NO和NO₂物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是______________，在标准状况下若将收集NO和NO₂的集气瓶倒立于水中，通入一定量的氧气充分反应后发现无气体剩余，则通入O₂的体积为____________；所得溶液（假设溶质不扩散）的物质的量浓度是___________ 。

（3）如果参加反应的Cu和HNO₃的物质的量之比是3:10，写出并配平该反应的离子方程式__________。

（4）如果没有对该反应中的某些物质的比例作限定，则方程式可能的配平系数有许多组，其原因是_      。

Answer

（1）氧化性、酸性

（2）0.008NA；0.012mol ；44.8mL ；

1/22.4mol·L－1（或0.0446 mol·L－1）

（3）3Cu + 10H++ 4NO3-= 3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O

（4）该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化

【解析】

试题分析：（1）在反应中硝酸中的N元素的化合价一部分降低，得到电子，与部分价态没有变化，所以在该反应中的作用是氧化性、酸性；（2）由于每一摩尔的Cu失去2mol的电子，所以0.004molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是0.004mol×2NA=0.008NA; 如果得到的NO和NO2物质的量相同，则反应的方程式是：2Cu+6HNO3= 2Cu(NO3)2+NO↑+NO2↑+3H2O，n(Cu)= 0.004mol,所以参加反应的硝酸的物质的量是n(HNO3)=3n(Cu)= 0.012mol; 在标准状况下若将收集NO和NO2的集气瓶倒立于水中，通入一定量的氧气充分反应后发现无气体剩余，即完全转化为硝酸，根据电子守恒，通入氧气得到的电子数与金属Cu失去的电子数目相等，则4n(O2)=2n(Cu)，所以n(O2)=2n(Cu)÷4=(2×0.004mol)÷4=0.002mol,通入O2的体积为V(O2)= 0.002mol×22.4L/mol=44.8×10-3L=44.8ml；根据N守恒，产生的硝酸的物质的量是n(HNO3)=n(Cu)=0.004mol，溶液的体积是：V=0.004mol×22.4L/mol=89.6×10-3L,则所得溶液的物质的量浓度是c=n÷V=0.004mol÷=89.6×10-3L =1/22.4mol/L；（3）如果参加反应的Cu和HNO3的物质的量之比是3:10，根据原子守恒、电子守恒及电荷守恒可得该反应的离子方程式是3Cu + 10H++ 4NO3-= 3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O；（4）如果没有对该反应中的某些物质的比例作限定，则方程式可能的配平系数有许多组，其原因是该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量发生变化，则配平的方程式就会不同，因此有多种可能。

考点：考查氧化还原反应方程式的配平、守恒方法在氧化还原反应计算及方程式配平的应用的知识。