Question

銅既能與稀硝酸反應，也能與濃硝酸反應，當銅與一定濃度硝酸反應時，可將方程式表示為：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O （方程式未配平）
（1）硝酸在該反應中的作用是______，該反應的還原產物是______．
（2）0.3mol Cu被硝酸完全溶解后，Cu失去的電子數是______ 個，如果得到的NO和NO₂物質的量相同，則參加反應的硝酸的物質的量是______，若用排水法收集這些氣體，可得標準狀況下的氣體體積______．
（3）如果參加反應的Cu和HNO₃的物質的量之比是3：10，寫出并配平該反應的離子方程式______．
（4）如果沒有對該反應中的某些物質的比例作限定，則方程式可能的配平系數有許多組．原因是______．

Answer 1

解：（1）在該反應中硝酸反應生成硝酸鹽，且硝酸中N元素的化合價降低，則作氧化劑，硝酸在反應中被還原，則對應的產物NO、NO₂為還原產物，
故答案為：氧化劑、酸；NO、NO₂；
（2）該反應中Cu元素由0價升高到+2價，則失去的電子為0.3mol×（2-0）×N_Amol^-1=0.6N_A個，
設NO的物質的量為n，得到的NO和NO₂物質的量相同，
由電子守恒可知，0.3mol×2=n×（5-2）+n×（5-4），
解得n=0.15mol，
則N原子守恒可知作氧化劑的硝酸為0.15mol+0.15mol=0.3mol，
由Cu（NO₃）₂可知，作酸性的硝酸為0.3mol×2=0.6mol，
則參加反應的硝酸的物質的量是0.3mol+0.6mol=0.9mol，
由3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO可知，0.15molNO₂與水反應生成0.05molNO，
則用排水法收集這些氣體，最后氣體為NO，其物質的量為0.15mol+0.05mol=0.2mol，
在標準狀況下，氣體的體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L，故答案為：0.6N_A；0.9mol；4.48L；
（3）Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O中，參加反應的Cu和HNO₃的物質的量之比是3：10，
則3Cu+10HNO₃→3Cu（NO₃）₂+xNO↑+yNO₂↑+5H₂O，
由電子守恒及N原子守恒可得，
，解得x=1，y=3，
則配平的化學反應為3Cu+10HNO₃═3Cu（NO₃）₂+NO↑+3NO₂↑+5H₂O，
單質、氣體、水在離子方程式中保留化學式，其離子反應為3Cu+10H⁺+4NO₃^-→3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O，
故答案為：3Cu+10H⁺+4NO₃^-→3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O；
（4）該反應中硝酸被還原，生成兩種還原產物，兩者的比例和氧化劑、還原劑的用量都可以發生變化，
則方程式可能的配平系數有許多組，故答案為：該反應式含兩種還原產物，兩者的比例和氧化劑、還原劑的用量都可以發生變化．
分析：（1）根據硝酸反應生成硝酸鹽及硝酸中N元素的化合價變化來分析；
（2）根據Cu元素的化合價變化來分析失去電子數，利用電子守恒來計算作氧化劑的硝酸的物質的量，作酸性和作氧化劑的物質的量之和為參加反應的硝酸的物質的量，再根據NO不溶于水，3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
（3）根據電子守恒及質量守恒定律來并配平該反應的離子方程式；
（4）根據該反應中硝酸被還原，生成兩種還原產物來分析．
點評：本題考查氧化還原反應，明確反應中元素的化合價變化來分析氧化還原反應是關鍵，并利用電子守恒、質量守恒定律等來進行相關計算即可解答，（4）是學生解答的難點．