Question

13．铜合金是人类使用最早的金属材料，铜在化合物中的常见化合价有+l、+2．
（1）已知Cu₂O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色．写出该反应的离子方程式Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
（2）铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度的硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O．
①硝酸在该反应中的作用是氧化剂、酸，该反应的还原产物是NO、NO₂．
②0.3mol Cu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是0.6mol，如果得到的NO和NO₂物质的量相同，则参加反应的硝酸的物质的量是0.9mol，若用排水法收集这些气体，可得标准状况下的气体体积4.48L．
③如果参加反应的Cu和HNO₃的物质的量之比是3：10，写出并配平该反应的离子方程式3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O．

Answer 1

分析 （1）在酸性条件下，Cu₂O自身发生氧化还原反应生成Cu²⁺；
（2）①硝酸反应生成硝酸盐及硝酸中N元素的化合价降低；
②根据Cu元素的化合价变化来分析失去电子数，利用电子守恒来计算作氧化剂的硝酸的物质的量，作酸性和作氧化剂的物质的量之和为参加反应的硝酸的物质的量，再根据NO不溶于水，3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO；
③根据电子守恒及质量守恒定律来并配平该反应的离子方程式．

解答 解：（1）在酸性条件下，Cu₂O自身发生氧化还原反应生成Cu²⁺，溶液变蓝，离子方程式为Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O，故答案为：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O；
（2）①在该反应中硝酸反应生成硝酸盐，且硝酸中N元素的化合价降低，则作氧化剂，硝酸在反应中被还原，则对应的产物NO、NO₂为还原产物，
故答案为：氧化剂、酸；NO、NO₂；
②该反应中Cu元素由0价升高到+2价，则0.3mol Cu失去的电子为0.3mol×（2-0）=0.6mol，
设NO的物质的量为n，得到的NO和NO₂物质的量相同，
由电子守恒可知，0.3mol×2=n×（5-2）+n×（5-4），
解得n=0.15mol，
则N原子守恒可知作氧化剂的硝酸为0.15mol+0.15mol=0.3mol，
由Cu（NO₃）₂可知，作酸性的硝酸为0.3mol×2=0.6mol，
则参加反应的硝酸的物质的量是0.3mol+0.6mol=0.9mol，
由3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO可知，0.15molNO₂与水反应生成0.05molNO，
则用排水法收集这些气体，最后气体为NO，其物质的量为0.15mol+0.05mol=0.2mol，
在标准状况下，气体的体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案为：0.6；0.9mol；4.48L；  
③Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O中，参加反应的Cu和HNO₃的物质的量之比是3：10，
则3Cu+10HNO₃→3Cu（NO₃）₂+xNO↑+yNO₂↑+5H₂O，
由电子守恒及N原子守恒可得，
$\left\{\begin{array}{l}{3x+y=6}\\{x+y=4}\end{array}\right.$，解得x=1，y=3，
则配平的化学反应为3Cu+10HNO₃═3Cu（NO₃）₂+NO↑+3NO₂↑+5H₂O，
单质、气体、水在离子方程式中保留化学式，其离子反应为3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O，
故答案为：3Cu+10H⁺+4NO₃^-=3Cu²⁺+NO↑+3NO₂↑+5H₂O．

点评 本题考查氧化还原反应及计算，为高频考点，把握反应中元素的化合价变化来分析氧化还原反应是关键，并利用电子守恒、质量守恒定律等来进行相关计算即可解答，题目难度中等．