Question

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 2NO₂N₂O₄）。

（1）硝酸在该反应中体现的性质有__________________。

（2）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_________________________。

（3）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________mL；所得溶液（假设溶质不扩散）的物质的量浓度是______________________。

Answer

氧化性 酸性 3Cu + 10H++ 4NO3-= 3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O 0.008NA 0.012mol 44.8mL 1/22.4mol·L－1（或0.0446 mol·L－1）

【解析】

（1）反应中氮元素化合价由+5价降低为+2、+4价，体现硝酸氧化性，同时生成硝酸盐，硝酸体现酸性；

（2）令铜为3mol，则HNO3为10mol，根据铜元素守恒可知，生成硝酸铜3mol，所以氧化剂作用的硝酸为10mol-6mol=4mol，令生成NO为xmol，则生成NO2为（4-x）mol，根据电子转移守恒可知，3x+（4-x）×1=3×2，解得x=1，即生成NO为1mol，则生成NO2为3mol，据此写出离子方程式；

（3）铜失去2个电子形成Cu2+，失去的电子物质的量是铜的2倍；根据电子转移守恒计算NO、NO2的物质的量，根据铜元素守恒计算硝酸铜的物质的量，根据氮元素守恒可知参加反应的硝酸的物质的量n（HNO3）=2n[Cu（NO3）2]+n（NO2）+n（NO）；根据方程式4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3，计算需要通入O2的物质的量，生成硝酸的物质的量，根据V=cVm计算氧气体积，溶液体积等于一氧化氮与二氧化氮的体积之和，根据c= 计算硝酸浓度。

（1）根据方程式，生成硝酸铜，所以硝酸体现酸性；有NO、NO2生成，氮元素化合价降低，所以硝酸表现氧化性；

（2）令铜为3mol，则HNO3为10mol，根据铜元素守恒可知，生成硝酸铜3mol，所以氧化剂作用的硝酸为10mol-6mol=4mol，令生成NO为xmol，则生成NO2为（4-x）mol，根据电子转移守恒可知，3x+（4-x）×1=3×2，解得x=1，即生成NO为1mol，则生成NO2为3mol，反应离子方程式为3Cu+10H++4NO3-=3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O；

故答案为：3Cu+10H++4NO3-=3Cu2++NO↑+3NO2↑+5H2O；

（3），0.004molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是0.008NA；根据得失电子守恒，设生成的NO的物质的量为xmol，，x=0.002mol；表现氧化性的硝酸0.004mol；表现酸性的硝酸0.004×2=0.008mol；参加反应的硝酸的物质的量是0.004mol+0.008mol=0.012mol；根据氧化还原反应的实质，据2Cu---O2可知，2:1=0.004：x=0.002mol，则通入O2的体积为44.8mL；所得溶液的物质的量浓度是=1/22.4mol·L－1。