Question

3．有三种不同质量比的氧化铜与炭粉的混合物样品①、②、③．甲、乙、丙三同学各取一种样品，加强热充分反应，测定各样品中氧化铜的量．
（1）甲取样品①强热，若所得固体为金属铜，将其置于足量的稀硝酸中微热，产生1.12L气体（标准状况），则样品①中氧化铜的质量为6.0g．
（2）乙取样品②ag强热，生成的气体不能使澄清的石灰水变浑浊．再将反应后的固体与足量的稀硝酸微热，充分反应后，有bg固体剩余，该剩余固体的化学式为C．样品②中氧化铜质量为$\frac{20（a-b）}{23}$g
（以含a、b的代数式表示）．
（3）丙称量样品③强热后剩余的固体，质量比原样品减小了cg，若该固体为金属铜，则样品③中氧化铜物质的量（n）的取值范围为$\frac{c}{28}$mol≤n（CuO）≤$\frac{c}{22}$mol．

Answer 1

分析 （1）Cu和稀硝酸反应方程式为3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成的气体是NO，n（NO）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，根据转移电子相等计算n（Cu），再根据Cu原子守恒计算n（CuO）、m=nM计算氧化铜的质量；
（2）乙取样品②ag强热，生成的气体不能使澄清的石灰水变浑浊，说明生成的气体是CO而不是CO₂，则C过量、CuO不足量，Cu和稀硝酸反应、C和稀硝酸不反应，所以bg固体是C，参加反应的CuO和C的质量=（a-b）g，二者反应方程式为CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO↑，根据方程式计算CuO的质量；
（3）丙称量样品③强热后剩余的固体，质量比原样品减小了cg，减少的质量为O、C的质量，生成的气体可能是CO或CO₂，采用极值法结合关系式计算CuO的物质的量．

解答 解：（1）Cu和稀硝酸反应方程式为3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成的气体是NO，n（NO）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，根据转移电子相等得n（Cu）=$\frac{0.05mol×（5-2）}{2-0}$=0.075mol，根据Cu原子守恒得n（CuO）=n（Cu）=0.075mol，m（CuO）=0.075mol×80g/mol=6.0g，
故答案为：6.0；
（2）乙取样品②ag强热，生成的气体不能使澄清的石灰水变浑浊，说明生成的气体是CO而不是CO₂，则C过量、CuO不足量，Cu和稀硝酸反应、C和稀硝酸不反应，所以bg固体是C，参加反应的CuO和C的质量=（a-b）g，二者反应方程式为CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO↑，
设CuO的质量为x，
CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO↑   （CuO+C）
80                                     92
x                                       （a-b）g
80：92=x：（a-b）g
x=$\frac{（a-b）g×80}{92}$=$\frac{20（a-b）}{23}$，
故答案为：C；$\frac{20（a-b）}{23}$；
（3）丙称量样品③强热后剩余的固体，质量比原样品减小了cg，减少的质量为O、C的质量，生成的气体可能是CO或CO₂，
CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cu+CO↑
2CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO₂↑，
假设生成的气体是CO，根据方程式得n（CuO）=n（CO）=$\frac{cg}{28g/mol}$=$\frac{c}{28}$mol，
假设生成的气体是CO₂，根据方程式得n（CuO）=2n（CO₂）=2×$\frac{cg}{44g/mol}$=$\frac{c}{22}$mol，
实际上生成的气体介于二者之间，所以$\frac{c}{28}$mol≤n（CuO）≤$\frac{c}{22}$mol，
故答案为：$\frac{c}{28}$mol≤n（CuO）≤$\frac{c}{22}$mol．

点评 本题考查混合物的计算，侧重考查分析计算能力，明确反应前后改变的物理量成分是解本题关键，难点是（3）题采用极值法分析解答，题目难度中等．