Question

【題目】氫氣還原氧化銅所得的紅色固體可能是銅與氧化亞銅的混合物，已知Cu2O在酸性溶液中可發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)，生成Cu2+和單質(zhì)銅。

（1）現(xiàn)有8克氧化銅被氫氣還原后，得到紅色固體6.8克，其中含單質(zhì)銅與氧化亞銅的物質(zhì)的量之比是_________；

（2）若將6.8克上述混合物與足量的稀硫酸充分反應(yīng)后過濾，可得到固體__________克；

（3）若將6.8克上述混合物與一定量的濃硝酸充分反應(yīng)；

①生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.568升的氣體（不考慮NO2的溶解，也不考慮NO2與N2O4的轉(zhuǎn)化），則該氣體的成分是___________，其物質(zhì)的量之比是_____________；

②把得到的溶液小心蒸發(fā)濃縮，把析出的晶體過濾，得晶體23.68克．經(jīng)分析，原溶液中的Cu2+有20%殘留在母液中．求所得晶體的化學(xué)式為____________________。

Answer 1

【答案】2:1 4.8 NO、NO2 4:3 Cu（NO3）2·6H2O

【解析】

(1)氧化銅和氫氣反應(yīng)生成銅和氧化亞銅、水，所以固體減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，根據(jù)剩余氧元素的質(zhì)量計(jì)算氧化亞銅的物質(zhì)的量，再根據(jù)元素守恒計(jì)算銅的物質(zhì)的量；
(2)根據(jù)銅的物質(zhì)的量計(jì)算銅的質(zhì)量，從而得出氧化亞銅的質(zhì)量，再根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算氧化亞銅生成銅的質(zhì)量，兩部分銅的質(zhì)量即為固體的質(zhì)量；
(3)①采用極限法判斷氣體的成分，然后列方程式組求出一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比；
②先根據(jù)銅元素守恒計(jì)算硝酸銅溶液中銅離子的含量，再根據(jù)題意判斷晶體中銅離子的含量，從而得出硝酸銅的物質(zhì)的量，總質(zhì)量減去硝酸銅的質(zhì)量即為水的質(zhì)量，計(jì)算水的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比得出化學(xué)式。

(1)n(CuO)= =0.1mol，氧元素的物質(zhì)的量=n(CuO)═銅元素的物質(zhì)的量=0.1mol，固體由CuO生成Cu和Cu2O，減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，即8g6.8g=1.2g，減少的氧元素的物質(zhì)的量==0.075mol，所以Cu2O中氧元素的物質(zhì)的量=0.1mol0.075mol=0.025mol，所以n(Cu2O)=0.025mol，根據(jù)銅元素守恒得n(Cu)=0.1mol2×0.025mol=0.05mol，所以單質(zhì)銅與氧化亞銅的物質(zhì)的量之比是2：1，故答案為：2：1；

(2)n(Cu)=0.1mol2×0.025mol=0.05mol，所以m(Cu)=0.05mol×64g/mol=3.2g，氧化亞銅的質(zhì)量=6.8g3.2g=3.6g，氧化亞銅和稀硫酸反應(yīng)，銅和稀硫酸不反應(yīng)，設(shè)氧化亞銅和稀硫酸反應(yīng)生成銅的質(zhì)量為x.氧化亞銅和稀硫酸反應(yīng)的方程式為：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O，x==1.6g，所以可得到固體的質(zhì)量=3.2g+1.6g=4.8克，故答案為：4.8；

(3)①通過②分析知，6.8克的銅和氧化亞銅的混合物與硝酸反應(yīng)相當(dāng)于4.8克的銅與硝酸反應(yīng)。設(shè)銅與硝酸反應(yīng)全部生成二氧化氮，則，二氧化氮的體積為：x=，設(shè)銅與硝酸反應(yīng)全部生成一氧化氮，則，一氧化氮的體積為：x=，1.12L<1.568L<3.36L，所以該氣體是二氧化氮和一氧化氮的混合物；設(shè)生成一氧化氮的物質(zhì)的量為ymol，生成二氧化氮的物質(zhì)的量為zmol，根據(jù)反應(yīng)，有下列關(guān)系式：

，，聯(lián)立方程：，解得，所以一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比為4:3，故答案為：NO、NO2；4:3；

②根據(jù)銅元素守恒知，氧化銅中的銅全部轉(zhuǎn)化為硝酸銅中的銅離子，為0.1mol，原溶液中的Cu2+有20%殘留在母液中，所以晶體中銅離子的物質(zhì)的量為0.08mol，根據(jù)化學(xué)式知，晶體中硝酸銅的物質(zhì)的量=銅離子的物質(zhì)的量=0.08mol，m(Cu(NO3)2)=0.08mol×188g/mol=15.04g<23.68g，所以晶體中有水，水的物質(zhì)的量= =0.48mol，硝酸銅與水的物質(zhì)的量之比=0.08mol：0.48mol=1：6，所以其化學(xué)式為Cu(NO3)26H2O.故答案為Cu(NO3)26H2O。