Question

16．將32.0g Cu投入50mL 12moL/L的濃硝酸中，充分反應后，收集到4.48L（標準狀況）NO和NO₂的混合氣體．
（1）被還原硝酸的物質的量是0.2mol．
（2）判斷32.0gCu和50mL 12moL/L的硝酸反應后何者有剩余？銅，其物質的量是0.3mol．
（3）如果往反應后的體系內再加入100mL2mol/L的稀硫酸，充分反應后又有氣體逸出，寫出離子反應方程式，并計算新產生氣體的體積4.48L（標準狀況）

Answer 1

分析 n（Cu）=$\frac{32g}{64g/mol}$=0.5mol，n（NO）+n（NO₂）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
（1）被還原的硝酸的物質的量等于生成氣體的物質的量；
（2）先根據硝酸的總量計算起酸作用的硝酸的物質的量，根據酸和銅的物質的量的關系判斷哪種物質過量；根據銅原子守恒計算參加反應的銅的物質的量；（3）當向反應后的溶液加稀硫酸后，溶液又有硝酸了，所以剩余的銅又和稀硝酸反應生成一氧化氮，先根據硝酸和銅的物質的量判斷銅是否過量，然后根據不足量的物質計算生成一氧化氮氣體的體積．

解答 解：（1）4.48L（標準狀態(tài)）NO和NO₂的混合氣體的物質的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，無論硝酸被還原成一氧化氮還是二氧化氮，根據氮原子守恒知，被還原的硝酸與氣體物質的量之比為1：1，所以被還原的硝酸的物質的量是0.2mol，故答案為：0.2mol； 
 （2）32.0gCu的物質的量=$\frac{32g}{64g/mol}$=0.5mol，50mL 12mol/L的硝酸的物質的量=12mol/L×0.05L=0.6mol，由（1）知被還原的硝酸的物質的量是0.2mol，所以剩余硝酸0.6mol-0.2mol=0.4mol，如果銅完全被氧化成銅離子，生成硝酸銅需要硝酸的物質的量（起酸作用的硝酸的物質的量）為0.5mol×2=1mol＞0.4mol，所以銅剩余．根據銅原子守恒得，銅被氧化的物質的量=$\frac{1}{2}$起酸作用的硝酸的物質的量=$\frac{1}{2}$×0.4=0.2mol，所以還剩余銅0.5mol-0.2mol=0.3mol，故答案為：銅；0.3mol；
（3）當向反應后的溶液中加稀硫酸后，溶液相當于又變成硝酸溶液，根據銅和稀硝酸反應的方程式計算生成氣體的體積，
根據（2）知，硝酸的物質的量為0.4mol，銅的物質的量為0.3mol，根據銅和稀硝酸反應的方程式知，
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
3          2                       44.8L
0.3mol 0.2mol               4.48L
0.2mol＜0.4mol，所以硝酸過量，
根據銅和硝酸的反應方程式知，生成氣體的體積為4.48L．
故答案為：4.48L．

點評 本題考查了氧化還原反應的有關計算，難度較大，注意：如果題目中告訴兩種反應物的量，要進行過量計算，然后根據不足量的物質為標準進行計算．