Question

3．铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当硝酸浓度不确定时，反应的产物也会有所不同，可将方程式表示为：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O （方程式未配平）．按要求回答下列问题：
（1）硝酸在反应中的作用是氧化剂（填“氧化剂”或“还原剂”），该反应的还原产物是NO、NO₂；
（2）若反应中用浓硝酸，请写出发生反应的化学方程式Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（3）若反应得到的NO和NO₂物质的量相同，请写出发生的反应方程式并配平：2Cu+6HNO₃=2Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+3H₂O；
（4）在（3）的反应中，若有0.3mol Cu被硝酸完全溶解，那么参加反应的硝酸的物质的量是0.9mol，
（5）若用排水法收集在（3）的反应中产生的气体，收集到的气体是NO，标准状况下该气体的体积是4.48L．

Answer 1

分析 （1）该反应硝酸中部分N元素化合价由+5价变为+2、+4价，部分N元素化合价不变，据此判断硝酸性质；
（2）若反应中用浓硝酸，应生成二氧化氮和水；
（3）若反应得到的NO和NO₂物质的量相同，N元素化合价由+5价分别降低为+2价、+4价，共降低4价，Cu元素化合价由0价升高为+2价，升高2价，结合电子守恒、质量守恒配平；
（4）根据（3）所得方程式计算；
（5）二氧化氮和水反应生成NO，结合方程式计算生成气体的体积．

解答 解：（1）该反应硝酸中部分N元素化合价由+5价变为+2、+4价，部分N元素化合价不变，所以硝酸体现氧化性和酸性，为氧化剂，该反应的还原产物是NO、NO₂，
故答案为：氧化剂；NO、NO₂；
（2）若反应中用浓硝酸，应生成二氧化氮和水，发生Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，故答案为：Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
（3）若反应得到的NO和NO₂物质的量相同，N元素化合价由+5价分别降低为+2价、+4价，共降低4价，Cu元素化合价由0价升高为+2价，升高2价，则反应的方程式中应满足2n（Cu）=n（NO）+n（NO₂），方程式为2Cu+6HNO₃=2Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+3H₂O，
故答案为：2Cu+6HNO₃=2Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+3H₂O；
（4）方程式为2Cu+6HNO₃=2Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+3H₂O，由方程式可知若有0.3mol Cu被硝酸完全溶解，那么参加反应的硝酸的物质的量是0.9mol，
故答案为：0.9mol；
（5）在（3）的反应中产生的气体有NO和NO₂，用排水法收集发生3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，则收集到NO气体，0.3molCu发生2Cu+6HNO₃=2Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+3H₂O，可知生成0.15molNO、0.15molNO₂，发生3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，则用排水法收集后得到0.15mol+0.05mol=0.2molNO气体，标准状况下该气体的体积是0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案为：NO；4.48L．

点评 本题涉及氧化还原反应计算、化学方程式的配平等知识点，为高频考点，侧重考查学生的分析、计算能力，题目较综合，把握题干中信息及发生的化学反应是解本题关键，题目难度较大．