Question

铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O （方程式未配平，不考虑2NO_2? N₂O₄）．
（1）硝酸在该反应中的作用是

氧化剂、酸性

．
（2）0.004molCu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是

0.008N_A

，如果得到的NO和NO₂物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是

0.012mol

，在标准状况下若将收集NO和NO₂的集气瓶倒立于水中，通入一定量的氧气充分反应后发现无气体剩余，则通入O₂的体积为

44.8mL

；所得溶液（假设溶质不扩散）的物质的量浓度是

1

22.4

mol/L

．
（3）如果参加反应的Cu和HNO₃的物质的量之比是3：10，写出并配平该反应的离子方程式

3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O

．
（4）如果没有对该反应中的某些物质的比例作限定，则方程式可能的配平系数有许多组．原因是

该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化

．

Answer 1

分析：（1）反应中氮元素化合价由+5价降低为+2、+4价，体现硝酸氧化性，同时生成硝酸盐，硝酸体现酸性．
（2）铜失去2个电子形成Cu²⁺，失去的电子物质的量是铜的2倍，据此计算．
根据电子转移守恒计算NO、NO₂的物质的量，根据铜元素守恒计算硝酸铜的物质的量，根据氮元素守恒可知参加反应的硝酸的物质的量n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO₂）+n（NO）．
根据方程式4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，计算需要通入O₂的物质的量，生成硝酸的物质的量，根据V=cVm计算氧气体积，溶液体积等于一氧化氮与二氧化氮的体积之和，根据c=

n

V

计算硝酸浓度．
（3）令铜为3mol，则HNO₃为10mol，根据铜元素守恒可知，生成硝酸铜3mol，所以氧化剂作用的硝酸为10mol-6mol=4mol，令生成NO为xmol，则生成NO₂为（4-x）mol，利用电子转移守恒列方程计算x值，据此书写离子方程式．
（4）该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．

解答：解：（1）反应中氮元素化合价由+5价降低为+2、+4价，体现硝酸氧化性，同时生成硝酸盐，硝酸体现酸性．
故答案为：氧化性、酸性．
（2）铜失去2个电子形成Cu²⁺，失去的电子物质的量是铜的2倍，0.004molCu被硝酸完全溶解后，
Cu失去的电子数是0.004mol×2×N_Amol^-1=0.008N_A；
根据铜元素守恒，n[Cu（NO₃）₂]=n（Cu）=0.004mol，令NO、NO₂的物质的量为ymol，
根据电子转移守恒有3y+y=0.004×2，解得y=0.002，根据氮元素守恒可知，参加反应的硝酸的物质的量
n（HNO₃）=2n[Cu（NO₃）₂]+n（NO₂）+n（NO）=0.004mol×2+0.002mol+0.002mol=0.012mol；
根据方程式4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃可知，需要通入O₂的物质的量为
0.002mol×

1

4

+0.002mol×

3

4

=0.002mol，生成硝酸的物质的量为0.002mol+0.002mol=0.004mol，所以需要氧气的体积为
0.002mol×22.4L/mol=0.0448L=44.8ml；溶液体积等于一氧化氮与二氧化氮的体积之和，所以溶液的体积为
0.004mol×22.4L/mol=0.004×22.4L，所得溶液的物质的量浓度是

0.004mol

0.004×22.4L

=

1

22.4

mol/L．
故答案为：0.008N_A；0.012mol；44.8mL；

1

22.4

mol/L．
（3）令铜为3mol，则HNO₃为10mol，根据铜元素守恒可知，生成硝酸铜3mol，所以氧化剂作用的硝酸为10mol-6mol=4mol，令生成NO为xmol，则生成NO₂为（4-x）mol，根据电子转移守恒可知，3x+（4-x）×1=3×2，解得x=1，即生成NO为1mol，则生成NO₂为3mol，反应离子方程式为3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O．
故答案为：3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O．
（4）该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．
故答案为：该反应含有两个氧化还原反应，两者的比例和氧化剂的用量都可以发生变化．

点评：考查反应方程式的有关计算，难度中等，（3）中离子方程式的书写关键是NO、NO₂的物质的量的确定．