Question

铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，反应方程式为：Cu+4HNO_3（浓）→Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
3Cu+8HNO₃（稀）→3Cu（NO₃）₂↑+2NO+4H₂O．
现将25.6g Cu投入50mL 12mol/L的浓硝酸中，充分反应后，收集到4.48L（标准状态）NO和NO₂的混合气体．
（1）被还原硝酸的物质的量是

0.2mol

；
（2）判断25.6g Cu和50mL 12mol/L的硝酸反应后何者有剩余？

铜

，其物质的量是

0.2mol

；
（3）如果4.48L（标准状态）NO和NO₂的混合气体是通过排水法进行收集，则收集到的气体的体积是

2.99

L气体（标准状态）；
（4）如果往反应后的体系内再加入200mL 4mol/L的稀硫酸，又会产生

2.99

 L气体（标准状态）．

Answer 1

分析：（1）根据氮原子守恒计算被还原的硝酸的物质的量；
（2）先根据硝酸的总量计算起酸作用的硝酸的物质的量，根据酸和铜的物质的量的关系判断哪种物质过量；根据铜原子守恒计算参加反应的铜的物质的量；
（3）先根据得失电子守恒计算一氧化氮和二氧化氮的物质的量，再根据二氧化氮和水的反应计算二氧化氮转化为一氧化氮的物质的量，总的一氧化氮的体积即为收集到的气体的体积；
（4）当向反应后的溶液 加稀硫酸后，溶液又有硝酸了，所以剩余的铜又和稀硝酸反应生成一氧化氮，先根据硝酸和铜的物质的量判断铜是否过量，然后根据不足量的物质计算生成一氧化氮气体的体积．

解答：解：（1）4.48L（标准状态）NO和NO₂的混合气体的物质的量=

4.48L

22.4mol/L

=0.2mol，无论硝酸被还原成一氧化氮还是二氧化氮，根据氮原子守恒知，被还原的硝酸与气体物质的量之比为1：1，所以被还原的硝酸的物质的量是0.2mol，故答案为0.2mol；  
（2）25.6g Cu的物质的量=

25.6g

64g/mol

=0.4mol，50mL 12mol/L的硝酸的物质的量=12mol/L×0.05L=0.6mol，由（1）知被还原的硝酸的物质的量是0.2mol，所以剩余硝酸0.6mol-0.2mol=0.4mol，如果铜完全被氧化成铜离子，生成硝酸铜需要硝酸的物质的量（起酸作用的硝酸的物质的量）为0.4mol×2=0.8mol＞0.4mol，所以铜剩余．
根据铜原子守恒得，铜被氧化的物质的量=

1

2

起酸作用的硝酸的物质的量=

1

2

×0.4mol=0.2mol，所以还剩余铜0.4mol-0.2mol=0.2mol．
故答案为：铜；0.2mol；
（3）设一氧化氮的物质的量为xmol，二氧化氮的物质的量为ymol．
（x+y）mol×22.4L/mol=4.48L，x+y=0.2mol①
根据氧化还原反应中得失电子守恒知，铜失电子的物质的量0.2mol×2=0.4mol，氮原子的得电子的物质的量为3x+1y=0.4mol，

x+y=0.2mol 3x+1y=0.4mol

x=0.1mol y=0.1mol

所以混合气体中二氧化氮和一氧化氮的体积都是2.24L．
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
3mol            1mol
0.1mol         

1

30

mol
所以最后收集的气体体积为（0.1+

1

30

）mol×22.4L/mol=2.99L，
故答案为：2.99L；   
（4）当向反应后的溶液中加稀硫酸后，溶液相当于又变成硝酸溶液，根据铜和稀硝酸反应的方程式计算生成气体的体积，
根据（2）知，硝酸的物质的量为0.4mol，铜的物质的量为0.2mol，根据铜和稀硝酸反应的方程式知，
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
3     2             44.8L
0.2mol 

2

15

mol       2.99L

2

15

mol＜0.4mol，所以硝酸过量，
根据铜和硝酸的反应方程式知，生成气体的体积为2.99L．
故答案为：2.99L．

点评：本题考查了氧化还原反应的有关计算，难度较大，注意：如果题目中告诉两种反应物的量，要进行过量计算，然后根据不足量的物质为标准进行计算．