Question

6．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(jià)有+1、+2．已知Cu₂O與稀硫酸反應(yīng)，有紅色金屬析出且溶液呈藍(lán)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(shí)收集到2240mL NO氣體（標(biāo)準(zhǔn)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3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O．
（2）生成硝酸銅的物質(zhì)的量為0.25mol
（3）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16g．
（4）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0.1mol．
（5）若混合物中Cu的物質(zhì)的量為n mol，則n的取值范圍為0.05mol＜n＜0.15mol．

Answer 1

分析 （1）硝酸具有強(qiáng)氧化性，Cu₂O被稀HNO₃氧化為Cu²⁺，NO₃^-被還原為NO，同時(shí)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(shí)生成Cu（NO₃）₂、NO和H₂O，根據(jù)N原子守恒計(jì)算n[Cu（NO₃）₂]；
（3）根據(jù)n[Cu（NO₃）₂]及Cu元素守恒計(jì)算還原后得到Cu的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算固體Cu的質(zhì)量；
（4）由Cu元素守恒可得：2n（Cu₂O）+n（CuO）+n（Cu）=混合物中Cu原子物質(zhì)的量，根據(jù)電子守恒可知：2n（Cu）+2n（Cu₂O）=3n（NO），聯(lián)立方程計(jì)算Cu₂O、CuO的物質(zhì)的量，Cu₂O、CuO中氧原子與H₂SO₄反應(yīng)結(jié)合H⁺生成H₂O，據(jù)此計(jì)算消耗硫酸；
（5）根據(jù)電子守恒和銅原子守恒用n表示出n（Cu₂O）、n（CuO）．

解答 解：（1）Cu₂O被稀HNO₃氧化為Cu²⁺，NO₃^-被還原為NO，同時(shí)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(shí)生成Cu（NO₃）₂、NO和H₂O，硝酸的物質(zhì)的量為：1L×0.6mol/L=0.6mol，NO的物質(zhì)的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
根據(jù)N原子守恒可知：n[Cu（NO₃）₂]=$\frac{0.6mol-0.1mol}{2}$=0.25mol，
故答案為：0.25；
（3）根據(jù)（2）可知n[Cu（NO₃）₂]=$\frac{0.6mol-0.1mol}{2}$=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；
（4）由Cu元素守恒可得：2×n（Cu₂O）+n（CuO）+0.1mol=0.25mol，
由氧化還原反應(yīng)得失電子守恒可知：0.1×2+2×n（Cu₂O）=0.1mol×3，
解之得：n（Cu₂O）=0.05mol，n（CuO）=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；
（5）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n的取值范圍為：0.05mol＜n＜0.15mol，
故答案為：0.05mol＜n＜0.15mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，側(cè)重對(duì)學(xué)生思維能力的考查，（3）中注意根據(jù)守恒思想進(jìn)行計(jì)算，（4）中利用反應(yīng)生成水，根據(jù)H、O原子關(guān)系計(jì)算，避免利用方程式的繁瑣，試題培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力．