Question

【題目】氫氣還原氧化銅所得的紅色固體可能是銅與氧化亞銅的混合物，已知Cu2O在酸性溶液中可發生自身氧化還原反應，生成Cu2+和單質銅。

（1）現有8克氧化銅被氫氣還原后，得到紅色固體6.8克，其中含單質銅與氧化亞銅的物質的量之比是_________；

（2）若將6.8克上述混合物與足量的稀硫酸充分反應后過濾，可得到固體__________克；

（3）若將6.8克上述混合物與一定量的濃硝酸充分反應；

①生成標準狀況下1.568升的氣體（不考慮NO2的溶解，也不考慮NO2與N2O4的轉化），則該氣體的成分是___________，其物質的量之比是_____________；

②把得到的溶液小心蒸發濃縮，把析出的晶體過濾，得晶體23.68克．經分析，原溶液中的Cu2+有20%殘留在母液中．求所得晶體的化學式為____________________。

Answer 1

【答案】2:1 4.8 NO、NO2 4:3 Cu（NO3）2·6H2O

【解析】

(1)氧化銅和氫氣反應生成銅和氧化亞銅、水，所以固體減少的質量為氧元素的質量，根據剩余氧元素的質量計算氧化亞銅的物質的量，再根據元素守恒計算銅的物質的量；
(2)根據銅的物質的量計算銅的質量，從而得出氧化亞銅的質量，再根據反應方程式計算氧化亞銅生成銅的質量，兩部分銅的質量即為固體的質量；
(3)①采用極限法判斷氣體的成分，然后列方程式組求出一氧化氮和二氧化氮的物質的量之比；
②先根據銅元素守恒計算硝酸銅溶液中銅離子的含量，再根據題意判斷晶體中銅離子的含量，從而得出硝酸銅的物質的量，總質量減去硝酸銅的質量即為水的質量，計算水的物質的量，再根據物質的量之比等于系數之比得出化學式。

(1)n(CuO)= =0.1mol，氧元素的物質的量=n(CuO)═銅元素的物質的量=0.1mol，固體由CuO生成Cu和Cu2O，減少的質量為氧元素的質量，即8g6.8g=1.2g，減少的氧元素的物質的量==0.075mol，所以Cu2O中氧元素的物質的量=0.1mol0.075mol=0.025mol，所以n(Cu2O)=0.025mol，根據銅元素守恒得n(Cu)=0.1mol2×0.025mol=0.05mol，所以單質銅與氧化亞銅的物質的量之比是2：1，故答案為：2：1；

(2)n(Cu)=0.1mol2×0.025mol=0.05mol，所以m(Cu)=0.05mol×64g/mol=3.2g，氧化亞銅的質量=6.8g3.2g=3.6g，氧化亞銅和稀硫酸反應，銅和稀硫酸不反應，設氧化亞銅和稀硫酸反應生成銅的質量為x.氧化亞銅和稀硫酸反應的方程式為：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O，x==1.6g，所以可得到固體的質量=3.2g+1.6g=4.8克，故答案為：4.8；

(3)①通過②分析知，6.8克的銅和氧化亞銅的混合物與硝酸反應相當于4.8克的銅與硝酸反應。設銅與硝酸反應全部生成二氧化氮，則，二氧化氮的體積為：x=，設銅與硝酸反應全部生成一氧化氮，則，一氧化氮的體積為：x=，1.12L<1.568L<3.36L，所以該氣體是二氧化氮和一氧化氮的混合物；設生成一氧化氮的物質的量為ymol，生成二氧化氮的物質的量為zmol，根據反應，有下列關系式：

，，聯立方程：，解得，所以一氧化氮和二氧化氮的物質的量之比為4:3，故答案為：NO、NO2；4:3；

②根據銅元素守恒知，氧化銅中的銅全部轉化為硝酸銅中的銅離子，為0.1mol，原溶液中的Cu2+有20%殘留在母液中，所以晶體中銅離子的物質的量為0.08mol，根據化學式知，晶體中硝酸銅的物質的量=銅離子的物質的量=0.08mol，m(Cu(NO3)2)=0.08mol×188g/mol=15.04g<23.68g，所以晶體中有水，水的物質的量= =0.48mol，硝酸銅與水的物質的量之比=0.08mol：0.48mol=1：6，所以其化學式為Cu(NO3)26H2O.故答案為Cu(NO3)26H2O。