Question

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．已知Cu₂O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色．现向Cu、Cu₂O和CuO组成的混合物中，加入1L 0.6mol/L HNO₃溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2240mL NO气体（标准状况）．请回答下列问题：
（1）写出Cu₂O跟稀硝酸反应的离子方程式

 

．
（2）若将上述混合物用足量的H₂加热还原，所得到固体的质量为

 

．
（3）若混合物中含0.1mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，至少消耗H₂SO₄的物质的量为

 

．
（4）若混合物中Cu的物质的量为n mol，则n的取值范围为

 

．
（5）科学研究发现纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂．在加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu（OH）₂可制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂．当收集的N₂体积为3.36L（已换算为标准状况）时，可制备纳米级Cu₂O的质量为

 

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Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）Cu₂O被稀HNO₃氧化为Cu²⁺，NO₃^-被还原为NO，同时生成H₂O，据此配平写出反应离子方程式；
（2）Cu、Cu₂O、CuO与0.6mol HNO₃恰好完全反应时生成Cu（NO₃）₂、NO和H₂O，根据N原子守恒可知：n[Cu（NO₃）₂]=

0.6mol-0.1mol

2

=0.25mol，混合物中所含的Cu元素共有0.25mol，根据铜元素守恒可知，用H₂还原Cu、Cu₂O、CuO混合物后应得到0.25mol Cu，根据m=nM计算固体Cu的质量；
（3）根据3Cu～2NO，3Cu₂O～2NO，n（Cu）=0.1mol，n（NO）=0.1mol，可得混合物中Cu₂O为0.05mol，故CuO为0.05mol．混合物中，0.1mol Cu不与稀H₂SO₄反应，0.05molCu₂O、0.05molCuO与稀H₂SO₄反应，根据Cu₂O、CuO中氧原子与H₂SO₄反应结合H⁺生成H₂O，据此计算消耗硫酸；
（4）根据电子守恒和铜原子守恒用n表示出n（Cu₂O）、n（CuO）；
（5）根据电子转移数目守恒计算．

解答： 解：（1）Cu₂O被稀HNO₃氧化为Cu²⁺，NO₃^-被还原为NO，同时生成H₂O，其反应的离子方程式为：3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O，
故答案为：3Cu₂O+14H⁺+2NO₃^-═6Cu²⁺+2NO↑+7H₂O；
（2）Cu、Cu₂O、CuO与HNO₃恰好完全反应时生成Cu（NO₃）₂、NO和H₂O，硝酸的物质的量1L×0.6mol/L=0.6mol，NO的物质的量=

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根据N原子守恒可知：n[Cu（NO₃）₂]=

0.6mol-0.1mol

2

=0.25mol，混合物中所含的Cu元素共有0.25mol，根据铜元素守恒可知，用H₂还原Cu、Cu₂O、CuO混合物后应得到0.25mol Cu，故固体的质量为0.25mol×64g/mol=16g，
故答案为：16g；
（3）根据3Cu～2NO可知，0.1molCu反应生成NO为

0.2

3

mol，故3Cu₂O～2NO反应生成NO为（0.1mol-

0.2

3

mol），可得混合物中Cu₂O为（0.1mol-

0.2

3

mol）×

3

2

=0.05mol，故CuO为0.25mol-0.1mol-0.05mol=0.05mol，混合物中，0.1mol Cu不与稀H₂SO₄反应，0.05molCu₂O、0.05molCuO与稀H₂SO₄反应，根据Cu₂O、CuO中氧原子与H₂SO₄反应结合H⁺生成H₂O，可得n（H₂SO₄）=0.05mol+0.05mol=0.1mol，
故答案为：0.1mol．
（4））由Cu元素守恒可得：2×n（Cu₂O）+n（CuO）+n=0.25mol，
由氧化还原反应得失电子守恒可知：n×2+2×n（Cu₂O）=0.1mol×3，
解之得：n（CuO）=n-0.05mol，
n（Cu₂O）=0.15mol-n，
所以0.05mol＜n＜0.15mol．
故答案为：0.05mol＜n＜0.15mol．
（5）令生成的Cu₂O的物质的量为nmol，根据电子转移数目守恒，则有
nmol×2×（1-0）=

3.36L

22.4L/mol

×2×[0-（-2）]，解得n=0.3
所以可制备Cu₂O的质量为0.3mol×144g/mol=43.2g．
故答案为：43.2g．

点评：本题考查混合物的有关计算，难度中等，侧重对学生思维能力的考查，（2）中注意根据守恒思想进行计算，（3）中利用反应生成水，根据H、O原子关系计算，避免利用方程式的繁琐．