试题难度:难度:中档 试题类型:问答题 试题内容: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).
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试题答案:(1)4.48L(标准状态)NO和NO2的混合气体的物质的量=4.48L22.4mol/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=12起酸作用的硝酸的物质的量=12×0.4mol=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=0.2mol3x+1y=0.4molx=0.1moly=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+NO3mol 1mol0.1mol 130mol所以最后收集的气体体积为(0.1+130)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↑+4H2O3 2 44.8L0.2mol 215mol 2.99L215mol<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.