Question

（10分）铜合金是人类使用最早的金属材料，铜在化合物中的常见化合价有+l、+2。已知Cu₂O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。现向Cu、Cu₂O和CuO组成的混合物中，加入1 L 0.6 mol/L HNO₃溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2240 mL NO气体（标准状况）。请回答下列问题：

（1）写出Cu₂O跟稀硝酸反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）若将上述混合物用足量的H₂加热还原，所得到固体的质量为　　　　　　　　 。

（3）若混合物中含0.1 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，至少消耗H₂SO₄的物质的量为　　　　。

（4）若混合物中Cu的物质的量为n mol，则n的取值范围为　　　　　　　　　　 。

（5）科学研究发现纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂。在加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu(OH)₂可制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂。当收集的N₂体积为 3.36L（已换算为标准状况）时，可制备纳米级Cu₂O的质量为　　　　　　　　 ；

Answer

（1）3 Cu2O +14 H+ + 2 NO3- = 6 Cu2+ + 2 NO↑ + 7 H2O （2）16 g

（3）0.1 mol （4）0.05＜n＜0.15 （5）43.2

【解析】

试题分析：（1）Cu2O跟稀硝酸发生氧化还原反应，反应的离子方程式是3 Cu2O +14 H+ + 2 NO3- = 6 Cu2+ + 2 NO↑ + 7 H2O；（2）根据元素守恒，硝酸中的N元素在反应后的才知形式是以Cu(NO3)2和NO，n(HNO3)= 2n(Cu(NO3)2)+n(NO),0.6=2n(Cu(NO3)2)+0.1mol,所以n(Cu(NO3)2)=0.25mol,所以根据Cu元素守恒，若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为m(Cu)= 0.25mol×64g/mol=16g。（3）设Cu2O的物质的量为m，CuO的物质的量为n，所以由得失电子守恒可得0.1mol×2＋2m＝0.1mol×3，解得m=0.05 mol，由铜原子守恒可得n=0.05 mol，则根据Cu2O＋H2SO4=CuSO4＋Cu＋H2O和CuO＋H2SO4=CuSO4＋H2O可知，消耗稀硫酸的物质的量是0.1mol;（4）由（2）知铜元素的总的物质的量为0.25 mol，设Cu2O、CuO的物质的量分别为x和y，则由得失电子守恒得2n＋2x＝0.1mol×3，解得；由铜原子守恒得n＋2x＋y＝0.25mol，所以y＝（n－0.05）mol。因Cu2O、CuO的物质的量均大于零，所以可得n的范围为0.05 mol＜n＜0.15 mol。（5）根据题意可得方程式：N2H4+ 4Cu(OH)2 2Cu2O +N2+ 6H2O。n(N2)=3.36L÷22.4L/mol=0.15 mol,则根据方程式中Cu2O与N2的物质的量关系可得n(Cu2O)=0.30mol，m(Cu2O)= 0.30mol×144g/mol=43.2g.

考点：考查守恒法氧化还原反应的计算的知识。