Question

9．某100mL硝酸和硫酸的混合液，其中硝酸的物质的量浓度为0.4mol/L，硫酸的物质的量浓度为0.1mol/L，向混合液中加入1.92g铜粉，微热，待充分反应后，试求
（1）产生气体的体积；
（2）Cu²⁺的物质的量浓度．

Answer 1

分析 n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，n（HNO₃）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，n（H₂SO₄）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，n（H⁺）=n（HNO₃）+2n（H₂SO₄）=0.06mol，Cu和稀硝酸的离子反应方程式为3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，根据方程式知，如果0.03molCu完全反应需要氢离子的物质的量是0.08mol＞0.06mol，所以氢离子不足量，应该以氢离子为标准计算；
（1）根据氢离子和NO之间的关系式计算NO体积；
（2）根据氢离子和铜离子之间的关系式计算铜离子浓度．

解答 解：n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，n（HNO₃）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，n（H₂SO₄）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，n（H⁺）=n（HNO₃）+2n（H₂SO₄）=0.06mol，Cu和稀硝酸的离子反应方程式为3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，根据方程式知，如果0.03molCu完全反应需要氢离子的物质的量是0.08mol＞0.06mol，所以氢离子不足量，应该以氢离子为标准计算；
（1）设生成NO物质的量为x，
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
         8mol      2mol
         0.06mol    x
8mol：2mol=0.06mol：x
x=$\frac{2mol×0.06mol}{8mol}$=0.015mol，
V（NO）=0.015mol×22.4L/mol=0.336L，
答：产生NO体积为0.336L；
（2）设生成铜离子物质的量是y，
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
         8mol 3mol
      0.06mol  y
8mol：3mol=0.06mol：y
y=$\frac{3mol×0.06mol}{8}$=0.0225mol，
铜离子物质的量浓度=$\frac{0.0225mol}{0.1L}$=0.225mol/L，
答：铜离子浓度是0.225mol/L．

点评 本题考查氧化还原反应有关计算，为高频考点，侧重考查分析计算能力，正确判断以哪种物质为标准进行计算是解本题关键，注意要进行过量计算，为易错题．