Question

11．H₂还原CuO所得的红色固体可能是Cu与Cu₂O的混合物，已知Cu₂O在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应，生成Cu²⁺和单质铜．现有8g CuO被H₂还原后，得到红色固体6.8g．
（1）6.8g上述混合物中含Cu与Cu₂O的物质的量之比是2：1；
（2）若将6.8g上述混合物与足量的稀硫酸充分反应后过滤，可得到固体4.8g；
（3）若将6.8g上述混合物与一定量的浓硝酸充分反应，生成标准状况下1.568L的气体（不考虑NO₂的溶解，也不考虑NO₂与N₂O₄的转化），则该气体的成分及物质的量之比是4：3．

Answer 1

分析 （1）氧化铜和氢气反应生成铜和氧化亚铜、水，所以固体减少的质量为氧元素的质量，根据剩余氧元素的质量计算氧化亚铜的物质的量，再根据元素守恒计算铜的物质的量；
（2）根据铜的物质的量计算铜的质量，从而得出氧化亚铜的质量，再根据反应方程式计算氧化亚铜生成铜的质量，两部分铜的质量即为固体的质量；
（3）采用极限法判断气体的成分，然后列方程式组求出一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比．

解答 解：（1）n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol，氧元素的物质的量=n（CuO）═铜元素的物质的量=0.1mol，固体由CuO生成Cu和Cu₂O，减少的质量为氧元素的质量，即8g-6.8g=1.2g，减少的氧元素的物质的量=$\frac{1.2g}{16g/mol}$=0.075mol，所以Cu₂O中氧元素的物质的量=0.1mol-0.075mol=0.025mol，所以n（Cu₂O）=0.025mol，根据铜元素守恒得n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是2：1，
故答案为：2：1；
（2）n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
氧化亚铜的质量=6.8g-3.2g=3.6g，
氧化亚铜和稀硫酸反应，铜和稀硫酸不反应，设氧化亚铜和稀硫酸反应生成铜的质量为x，
氧化亚铜和稀硫酸反应的方程式为：
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
144g                           64g
3.6g                            x
x=1.6g，所以可得到固体的质量=3.2g+1.6g=4.8g，
故答案为：4.8；
（3）①通过②分析知，6.8克的铜和氧化亚铜的混合物与硝酸反应相当于4.8克的铜与硝酸反应，
设铜与硝酸反应全部生成二氧化氮，二氧化氮的体积为：
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂ ↑+2H₂O
 64g                                 44.8L
4.8g                                 3.36L                   
设铜与硝酸反应全部生成一氧化氮，一氧化氮的体积为：
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
192g                                    44.8L
4.8g                                     1.12L
1.12L＜1.568＜3.36L，所以该气体是二氧化氮和一氧化氮的混合物，
设生成一氧化氮的物质的量为ymol，生成二氧化氮的物质的量为zmol，
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O  
192g                                    2mol
 96yg                                   ymol
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂ ↑+2H₂O
64g                                  2mol
32zg                                 zmol
①（y+z）×22.4L/mol=1.568L
②96y+32z=4.8
解出y=0.04，z=0.03，所以一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比为4：3，
故答案为：4：3．

点评 本题考查了铜的性质，计算量较大，注意运用分析、转化的思想解题，易错题是（2）题，容易把氧化铜生成的铜单质漏掉而造成错误解答．