Question

2．向27.2Cu和Cu₂O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，生成NO 和Cu（NO₃）₂．在所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g，请列式计算
（1）Cu与Cu₂O 的物质的量之比？
（2）硝酸的物质的量浓度？

Answer 1

分析 （1）在所得溶液中加入NaOH溶液后，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，溶液中溶质为NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀为Cu（OH）₂，质量为39.2g，氢氧化铜的物质的量为：$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根据铜元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反应后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol；
设Cu和Cu₂O的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量及Cu元素物质的量列方程计算二者的物质的量之比；
（2）根据N元素守恒可知原硝酸溶液n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃），根据Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH），再根据c=$\frac{n}{V}$计算．

解答 解：（1）在所得溶液中加入NaOH溶液后，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，溶液中溶质为NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀为Cu（OH）₂，质量为39.2g，Cu（OH）₂的物质的量为：$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，
根据铜元素守恒有：n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，
所以反应后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol．
设Cu和Cu₂O的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量可得：64x+144y=27.2，
根据铜元素守恒有：x+2y=0.4，
联立方程解得：x=0.2，y=0.1，
所以原固体混合物中Cu和Cu₂O的物质的量之比为2：1，
答：混合物中Cu和Cu₂O的物质的量之比为2：1；
（2）根据N元素守恒可知n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃）=0.2mol+1.0mol/L×1.0L=1.2mol，所以原硝酸溶液的浓度为$\frac{1.2mol}{0.5L}$=2.4mol/L，答：硝酸的物质的量浓度是2.4mol/L．

点评 本题考查铜及其化合物知识、氧化还原反应的计算，难度较大，清楚反应过程，充分利用守恒计算是解题的关键．