铜既能与稀硝酸反应,也能与浓硝酸反应,反应方程式为:Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;3Cu+8HNO3(稀)→3Cu(NO3)2
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铜既能与稀硝酸反应,也能与浓硝酸反应,反应方程式为:Cu+4HNO3(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______; (2)判断25.6g Cu和50mL 12mol/L的硝酸反应后何者有剩余?______,其物质的量是______; (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______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______ L气体(标准状态). |
答案
(1)4.48L(标准状态)NO和NO2的混合气体的物质的量==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==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=起酸作用的硝酸的物质的量=×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,
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 mol 所以最后收集的气体体积为(0.1+)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 mol 2.99L 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. |
举一反三
在研究性学习中,某实验小组进行了铜与稀硝酸反应的实验探究.有三位学生设计了以下三种实验方案.如图所示:
(1)写出稀硝酸与铜反应的化学方程式______. (2)甲同学用图1装置进行实验,在圆底烧瓶中加入20mL 6mol/L HNO3和2g薄铜片,在反应开始时,可观察到水槽内的导管中水面先慢慢上升到一定高度,此后又回落,然后有气泡从导管口冒出.试说明产生上述现象的原因______. (3)乙同学将甲的实验进行了改进,采用了图2装置进行实验. ①在实验中,要使B中的气体始终保持无色,其操作是______. ②如果开启a和c,关闭b,装置里液面上空间的体积为VmL,空气中氧气的体积分数为21%,实验在标准状况下进行,全部氧气通过反应转化为硝酸;实验开始时加入的铜为mg,实验完毕后剩余的铜为ng,所得溶液体积也是VmL.则所得溶液的物质的量浓度是______. (4)丙同学采用图3装置进行实验,将活塞打开,从U形管的长管口注入稀硝酸,一直注到U形管短管中充满液体时,立即关闭活塞.铜与稀硝酸开始反应产生NO气体. ①当______时反应、自动停止,在______处观察到无色的NO气体. ②为了证明Cu与稀HNO3反应生成的气体是NO,而不是N2,需要的简单操作是______. ③图3装置与图1、图2装置相比,优点是______. |
将一定质量的铁投入10.0ml某浓度的HNO3中恰好完全溶解,将产生的气体全部收集并与672ml(标况)O2混合恰好能完全被吸收,在铁和HNO3反应得到的溶液中滴加稀硫酸直至不再产生气体为止,又收集到无色气体224ml.则原来投入的铁的质量是( )A.4.20g | B.2.80g | C.28.0g | D.42.0g | 下列实验能达到目的是( )A.用溴水鉴别苯和正已烷 | B.用BaCl2溶液鉴别SO42-与SO32- | C.用浓HNO3与Cu反应制备NO2 | D.将混有HCl的Cl2通入饱和NaHCO3溶液中除去HCl | 将一定量铁粉和铜粉的混合物加入由稀H2SO4和HNO3组成的混合溶液中,充分反应后金属粉末有剩余,下列有关推断正确的是( )A.反应过程中不可能产生H2 | B.剩余的金属粉末中一定有铜 | C.往反应后的溶液中加入KSCN溶液会变血红色 | D.往反应后的溶液中加入足量的稀H2SO4,则金属粉末的质量一定会减少 |
| “酸化”是实验中经常采用的方法,下列酸化过程正确的是( )A.抑制Fe2+的水解,用稀硝酸酸化 | B.提高高锰酸钾的氧化能力,用盐酸酸化 | C.确认溶液中含有SO42-时,用盐酸酸化,再检验 | D.检验氯乙烷中的氯元素,加碱溶液加热后,用稀硫酸酸化,再检验 |
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