Question

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(NO₃)₂2NO₂2H₂O；3Cu8HNO₃(稀)3Cu(NO₃)₂2NO4H₂O。现将25.6gCu投入50mL12mol/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_____mol。

(2)试分析判断25.6gCu和50mL12mo/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。

(4)如果向反应后的体系中再加入200mL4mol/L的稀硫酸，是否会有气体逸出_____(填是或否)，如有请计算产生气体的体积(标准状态)为_____。

Answer

0.2mol 铜 0.2mol 2.99L 是 2.99L

【解析】

铜与浓硝酸反应时生成NO2，当硝酸浓度减小变为稀硝酸后，生成气体为NO，反应中硝酸表现出氧化性和酸性，氮元素发生还原，铜元素发生氧化， NO2与水反应生成NO，根据氮原子守恒和得失电子守恒进行计算。

(1) 4.48L(标准状态)NO和NO2的混合气体的物质的量==0.2mol，无论硝酸的还原产物是一氧化氮还是二氧化氮，根据氮原子守恒可知，被还原的硝酸与生成气体的物质的量之比为1：1，所以被还原的硝酸的物质的量是0.2mol，答案为：0.2mol；

(2)25.6gCu的物质的量==0.4mol，50mL12mo/L的硝酸的物质的量=12mol×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(起酸性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，铜被氧化的物质的量=×起酸性作用的硝酸的物质的量=×0.4mol=0.2mol，所以剩余铜0.4mol-0.2mol=0.2mol，答案为：铜；0.2mol；

(3)设一氧化氮的物质的量为xmol，一氧化氮的物质的量为ymol，则(x+y)mol×22.4mol/L=4.48L，即x+y=0.2mol①，根据氧化还原反应中得失电子守恒，铜失去电子的物质的量为0.2mol×2=0.4mol，氮原子得到电子的物质的量为3x+1y=0.4mol②，①②二式联立解得x=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，混合气体通入水中发生反应：

，所以最后收集到的气体为(0.1mol+)mol×22.4L/mol=2.99L，答案为：2.99L；

(4)当向反应后的溶液中加入稀硫酸后，溶液相当于又变成了硝酸溶液，铜和稀硝酸反应生成NO气体，根据(2)可知，硝酸的物质的量为0.4mol，铜的物质的量为0.2mol，根据铜与稀硝酸反应的离子方程式可知：

，<0.4mol，所以硝酸过量，铜会完全反应，根据反应的离子方程式可知生成标况下的气体的体积为2.99L，答案为：是；2.99L。