Question

4．向27.2gCu和Cu₂0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（N0₃）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．下列有关说法不正确的是（　　）

• A． Cu与Cu₂0的物质的量之比为2：1
• B． 硝酸的物质的量浓度为2.4mol/L
• C． 产生的NO在标准状况下的体枳为4.48L
• D． Cu、Cu₂0与硝酸反应后剩余HN0₃为lmol

Answer 1

分析 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，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，
A．Cu和Cu₂O的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量及关系式n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，列方程计算；
B．根据N元素守恒可知原硝酸溶液n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃），根据A计算的Cu和Cu₂O的物质的量，利用电子转移守恒计算n（NO），根据Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH），再根据c=$\frac{n}{V}$计算；
C．根据A计算的Cu和Cu₂O的物质的量，利用电子转移守恒计算n（NO），再根据V=nVm计算NO的体积；
D．反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与硝酸铜反应，剩余的氢氧化钠与硝酸反应，最后为硝酸钠溶液，根据氮元素守恒可知反应后溶液中n（HNO₃）+2n[[Cu（NO₃）₂]=n（NaNO₃），据此进行计算．

解答 解：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，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，
A、设Cu和Cu₂O的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量有 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n（Cu）：n（Cu₂O）=0.2：0.1=2：1，故A正确；
B、根据N元素守恒可知n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃），根据电子转移守恒可知：3n（NO）=2n（Cu）+2n（Cu₂O），所以3n（NO）=2×0.2mol+2×0.1mol，解得n（NO）=0.2mol，根据Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，所以n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃）=0.2mol+1mol=1.2mol，所以原硝酸溶液的浓度为$\frac{1.2mol}{0.5L}$=2.4mol/L，故B正确；
C、由B中计算可知n（NO）=0.2mol，所以标准状况下NO的体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L，故C正确；
D、反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与硝酸铜反应，剩余的氢氧化钠与硝酸反应，最后为硝酸钠溶液，根据氮元素守恒可知反应后溶液中n（HNO₃）+2n[[Cu（NO₃）₂]=n（NaNO₃），所以n（HNO₃）=n（NaNO₃）-2n[[Cu（NO₃）₂]=1mol-2×0.4mol=0.2mol，故D错误；
故选D．

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，试题培养了学生的化学计算能力．