Question

已知：硝酸铜受热易分解．170℃时，2Cu（NO₃）₂

△

2CuO+4NO₂↑+O₂↑开始分解，至250℃分解完全．（其中2NO₂?N₂O₄，2NO₂→2NO+O₂等反应忽略不计）．800℃时，4CuO₂

高温

Cu₂O+O₂↑开始分解，至1000℃以上分解完全．
（1）取5.64g无水硝酸铜，加热至1000℃以上，将生成的气体导入足量的NaOH溶液充分吸收后，还有逸出的气体是

 

（填分子式），体积（标准状况）为

 

；将吸收液加水稀释到100mL，此溶液中NO3-的物质的量浓度为

 

（2）取5.64g无水硝酸铜加热至某温度分解后的残留固体中含有1.60g CuO，则残留固体的质量可能是

 

．
实验证明，当温度达到1800℃时，Cu₂O也会发生分解：2Cu₂O

1800℃

4Cu+O₂↑
（3）取8.00g CuO，加热到1800℃左右，冷却后称得质量为6.88g，通过计算求出反应后剩余固体中各成分的物质的量之比

 

．
（4）取8.00g CuO，通入一定量H₂并加热，使其部分还原为Cu和Cu₂O，且其中n （Cu₂O）：n （Cu）=x．将此混合物溶于足量的稀硫酸中（Cu₂O+2H⁺→Cu+Cu²⁺+H₂O），充分反应后过滤得到Cu y g，试求未被还原的CuO的物质的量（用含x、y的代数式表示）

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）无水硝酸铜分解生成CuO时，生成的NO₂与O₂恰好与水完全反应，多余的气体为CuO分解生成的氧气，根据4CuO～O₂计算剩余氧气的物质的量，再根据V=nVm计算体积；
根据n=

m

M

计算5.64g无水硝酸铜物质的量，由转化关系可知，5.64g无水硝酸铜中含有的硝酸根等于溶液中含有的硝酸根，再根据c=

n

V

计算；
（2）残留固体可能是CuO和Cu₂O的混合物，也可能是CuO和Cu（NO₃）₂的混合物，据此讨论结合铜原子守恒计算；
（3）根据固体质量减少与氧化铜中含有的氧元素质量，判断氧化铜是否完全发生转化为Cu，进而判断剩余固体中Cu元素、O元素的质量，确定Cu原子与氧原子关系，确定剩余固体的组成，据此计算解答；
（4）过滤得到ygCu来源于氢气还原生成的Cu及Cu₂O与酸反应生成的Cu，令氢气还原生成的Cu的物质的量为nmol，则Cu₂O的物质的量分别nxmol，根据方程式计算Cu₂O与酸反应生成的Cu的物质的量，进而计算n的值，再根据Cu原子守恒计算为分解的Cu．

解答： 解：（1）无水硝酸铜分解生成CuO时，生成的NO₂与O₂恰好与水完全反应，多余的气体为CuO分解生成的氧气，由可知关系式4CuO～O₂可知，n（O₂）=0.03mol×

1

4

=0.0075（mol），所以标准状况下氧气的体积为0.0075mol×22.4L/mol=0.168 L，
5.64g无水硝酸铜物质的量为

5.64g

188g/mol

=0.03mol，由转化关系可知，5.64g无水硝酸铜中含有的硝酸根等于溶液中含有的硝酸根，故溶液中硝酸根的物质的量为0.03mol×2=0.06mol，故稀释后溶液中硝酸根的物质的量浓度为

0.06mol

0.1L

=0.6mol/L，
故答案为：O₂；0.168L；0.6mol/L；
（2）残留固体可能是CuO和Cu₂O的混合物，也可能是CuO和Cu（NO₃）₂的混合物．若为CuO和Cu₂O的混合物，则n（CuO）=

1.6g

80g/mol

=0.02 mol，n（CuO）+2n（Cu₂O）=0.03 mol，所以n（Cu₂O）=0.005 mol，故m（Cu₂O）=134g/mol×0.005mol=0.72g，m（残留固体）=1.60 g+0.72 g=2.32 g； 若为CuO和Cu（NO₃）₂的混合物，则n（CuO）=0.02 mol，则n（CuO）+n[Cu（NO₃）₂]=0.03 mol，n[Cu（NO₃）₂]=0.01 mol，m[Cu（NO₃）₂]=0.01mol×188g/mol=1.88 g，m（残留固体）=1.60 g+1.88 g=3.48 g，故答案为：2.32g或3.48g；
（3）取8.00g CuO，加热到1800℃左右，冷却后称得质量为6.88g，则生成的氧气的质量为8g-6.88g=1.12g，8gCuO中O元素质量为8g×

16

80

=1.6g＞1.12g，则CuO为完全转化为Cu，剩余固体中Cu元素质量为8g-1.6g=6.4g，O元素质量为1.6g-1.12g=0.28g，剩余固体中n（Cu）：n（O）=

6.4

64

：

0.48

16

=10：3，故剩余固体为Cu、Cu₂O，故n（Cu₂O）=n（O）=

0.48g

16g/mol

=0.03mol，n（Cu）=

6.4g

64g/mol

-0.03mol×2=0.04mol，故n（Cu₂O）：n（Cu）=0.03mol：0.04mol=3：4，
故答案为：n（Cu₂O）：n（Cu）=3：4；
（4）8.00g CuO的物质的量为

8g

80g/mol

=0.1mol，
令氢气还原生成的Cu的物质的量为nmol，则Cu₂O的物质的量分别nxmol，则：
Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O
nx       nx
所以nx+n=

y

64

，故n=

y

64(x+1)

，故n（Cu₂O）=nx=

xy

64(x+1)

根据铜原子守恒可知，未被还原的CuO的物质的量为n（CuO）=0.1-n-2nx=0.1-

y

64(x+1)

-2×

xy

64(x+1)

=0.1-

y+2xy

64(x+1)

，
故答案为：n（CuO）=0.1-

y+2xy

64(x+1)

．

点评：本题考查混合物的有关计算、根据方程式的计算等，难度较大，注意（2）根据可能的情况进行讨论计算，对学生的思维由较高的要求．