Question

铜既能与稀硝酸反应，也能与浓硝酸反应，当铜与一定浓度硝酸反应时，可将方程式表示为：Cu+HNO₃→Cu（NO₃）₂+NO↑+NO₂↑+H₂O （方程式未配平）
（1）硝酸在该反应中的作用是______，该反应的还原产物是______．
（2）0.3mol Cu被硝酸完全溶解后，Cu失去的电子数是______ 个，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______，若用排水法收集这些气体，可得标准状况下的气体体积______．
（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______．
（4）如果没有对该反应中的某些物质的比例作限定，则方程式可能的配平系数有许多组．原因是______．

Answer 1

解：（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，则失去的电子为0.3mol×（2-0）×N_Amol^-1=0.6N_A个，
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：0.6N_A；0.9mol；4.48L；
（3）Cu+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，
，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；
（4）该反应中硝酸被还原，生成两种还原产物，两者的比例和氧化剂、还原剂的用量都可以发生变化，
则方程式可能的配平系数有许多组，故答案为：该反应式含两种还原产物，两者的比例和氧化剂、还原剂的用量都可以发生变化．
分析：（1）根据硝酸反应生成硝酸盐及硝酸中N元素的化合价变化来分析；
（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；
（4）根据该反应中硝酸被还原，生成两种还原产物来分析．
点评：本题考查氧化还原反应，明确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，（4）是学生解答的难点．