Question

銅合金是人類使用最早的金屬材料，銅在化合物中的常見化合價有+l、+2．已知Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)，溶液呈藍色．現(xiàn)向Cu、Cu₂O和CuO組成的混合物中，加入1L 0.6mol/L HNO₃溶液恰好使混合物溶解，同時收集到2240mL NO氣體（標準狀況）．請回答下列問題：
（1）寫出Cu₂O跟稀硝酸反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）若將上述混合物用足量的H₂加熱還原，所得到固體的質(zhì)量為

 

．
（3）若混合物中含0.1mol Cu，將該混合物與稀硫酸充分反應(yīng)，至少消耗H₂SO₄的物質(zhì)的量為

 

．
（4）若混合物中Cu的物質(zhì)的量為n mol，則n的取值范圍為

 

．
（5）科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)納米級的Cu₂O可作為太陽光分解水的催化劑．在加熱條件下用液態(tài)肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂可制備納米級Cu₂O，同時放出N₂．當(dāng)收集的N₂體積為3.36L（已換算為標準狀況）時，可制備納米級Cu₂O的質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點：銅金屬及其重要化合物的主要性質(zhì)

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）Cu₂O被稀HNO₃氧化為Cu²⁺，NO₃^-被還原為NO，同時生成H₂O，據(jù)此配平寫出反應(yīng)離子方程式；
（2）Cu、Cu₂O、CuO與0.6mol HNO₃恰好完全反應(yīng)時生成Cu（NO₃）₂、NO和H₂O，根據(jù)N原子守恒可知：n[Cu（NO₃）₂]=

0.6mol-0.1mol

2

=0.25mol，混合物中所含的Cu元素共有0.25mol，根據(jù)銅元素守恒可知，用H₂還原Cu、Cu₂O、CuO混合物后應(yīng)得到0.25mol Cu，根據(jù)m=nM計算固體Cu的質(zhì)量；
（3）根據(jù)3Cu～2NO，3Cu₂O～2NO，n（Cu）=0.1mol，n（NO）=0.1mol，可得混合物中Cu₂O為0.05mol，故CuO為0.05mol．混合物中，0.1mol Cu不與稀H₂SO₄反應(yīng)，0.05molCu₂O、0.05molCuO與稀H₂SO₄反應(yīng)，根據(jù)Cu₂O、CuO中氧原子與H₂SO₄反應(yīng)結(jié)合H⁺生成H₂O，據(jù)此計算消耗硫酸；
（4）根據(jù)電子守恒和銅原子守恒用n表示出n（Cu₂O）、n（CuO）；
（5）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目守恒計算．

解答： 解：（1）Cu₂O被稀HNO₃氧化為Cu²⁺，NO₃^-被還原為NO，同時生成H₂O，其反應(yīng)的離子方程式為：3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O，
故答案為：3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O；
（2）Cu、Cu₂O、CuO與HNO₃恰好完全反應(yīng)時生成Cu（NO₃）₂、NO和H₂O，硝酸的物質(zhì)的量1L×0.6mol/L=0.6mol，NO的物質(zhì)的量=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根據(jù)N原子守恒可知：n[Cu（NO₃）₂]=

0.6mol-0.1mol

2

=0.25mol，混合物中所含的Cu元素共有0.25mol，根據(jù)銅元素守恒可知，用H₂還原Cu、Cu₂O、CuO混合物后應(yīng)得到0.25mol Cu，故固體的質(zhì)量為0.25mol×64g/mol=16g，
故答案為：16g；
（3）根據(jù)3Cu～2NO可知，0.1molCu反應(yīng)生成NO為

0.2

3

mol，故3Cu₂O～2NO反應(yīng)生成NO為（0.1mol-

0.2

3

mol），可得混合物中Cu₂O為（0.1mol-

0.2

3

mol）×

3

2

=0.05mol，故CuO為0.25mol-0.1mol-0.05mol=0.05mol，混合物中，0.1mol Cu不與稀H₂SO₄反應(yīng)，0.05molCu₂O、0.05molCuO與稀H₂SO₄反應(yīng)，根據(jù)Cu₂O、CuO中氧原子與H₂SO₄反應(yīng)結(jié)合H⁺生成H₂O，可得n（H₂SO₄）=0.05mol+0.05mol=0.1mol，
故答案為：0.1mol．
（4））由Cu元素守恒可得：2×n（Cu₂O）+n（CuO）+n=0.25mol，
由氧化還原反應(yīng)得失電子守恒可知：n×2+2×n（Cu₂O）=0.1mol×3，
解之得：n（CuO）=n-0.05mol，
n（Cu₂O）=0.15mol-n，
所以0.05mol＜n＜0.15mol．
故答案為：0.05mol＜n＜0.15mol．
（5）令生成的Cu₂O的物質(zhì)的量為nmol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目守恒，則有
nmol×2×（1-0）=

3.36L

22.4L/mol

×2×[0-（-2）]，解得n=0.3
所以可制備Cu₂O的質(zhì)量為0.3mol×144g/mol=43.2g．
故答案為：43.2g．

點評：本題考查混合物的有關(guān)計算，難度中等，側(cè)重對學(xué)生思維能力的考查，（2）中注意根據(jù)守恒思想進行計算，（3）中利用反應(yīng)生成水，根據(jù)H、O原子關(guān)系計算，避免利用方程式的繁瑣．