Question

16．向27.2g Cu和Cu₂O的混合物中加入某浓度的稀HNO₃500mL，固体完全溶解后在所得溶液中加入1mol/L 的NaOH溶液1L使金属离子恰好完全沉淀，此时溶液呈中性，所得沉淀质量为39.2g．
计算：（1）Cu与Cu₂O 的物质的量之比 
（2）HNO₃的物质的量浓度（要求：写出计算过程）

Answer 1

分析 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，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，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，故反应中硝酸有剩余，结合、电子守恒、原子守恒及c=$\frac{n}{V}$计算．

解答 解：（1）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，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，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、Cu₂O的物质的量分别为x、y，则
$\left\{\begin{array}{l}{64x+144y=27.2}\\{x+2y=0.4}\end{array}\right.$，
解得x=0.2，y=0.1，
所以Cu与Cu₂O 的物质的量之比为2：1，
答：Cu与Cu₂O 的物质的量之比为2：1；
（2）Cu和Cu₂O与稀硝酸反应生成硝酸铜，0.2molCu完全反应失去0.4mol电子，0.1molCu₂O完全反应失去0.2mol电子，总共生成0.6mol电子，由电子守恒，生成NO的物质的量为$\frac{0.6mol}{5-2}$=0.2mol，在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性，金属离子恰好完全沉淀，反应后的溶质为硝酸钠，则溶液中的硝酸根离子的物质的量为n（NO₃^-）=n（NaOH）=1mol/L×1L=1mol，则硝酸的总物质的量为1mol+0.2mol=1.2mol，硝酸的浓度为$\frac{1.2mol}{0.5L}$=2.4mol/L，
答：HNO₃的物质的量浓度为2.4mol/L．

点评 本题考查氧化还原反应的计算，为高频考点，把握电子守恒、原子守恒为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，题目难度中等．