Question

15．在100mL 0.4mol/L的硝酸和0.1mol/L的硫酸混合溶液中，加入1.92g的铜粉，充分反应．求：
（1）以上反应的离子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（2）反应前混合酸液中的n（H⁺）=0.06molmol．
（3）反应后，生成NO的体积是336mL（S．T．P）
（4）向反应后的溶液中再加入多少毫升0.1mol/L的硫酸就能将1.92g铜恰好完全溶解？

Answer 1

分析 1.92g的铜的物质的量n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，混合酸中n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，n（NO₃^-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，发生3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，判断过量后以不足量代入计算可以得到生成的NO的体积以及再加入硫酸的量．

解答 解：（1）反应的离子方程式：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）混合酸中n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，故答案为：0.06mol；
（3）1.92g的铜的物质的量n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，n（NO₃^-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，n（H⁺）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，Cu与NO₃^-过量，H⁺不足，按氢离子的物质的量进行计算，
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
          8                             2
       0.06mol                 n（NO）
$\frac{8}{0.06mol}$=$\frac{2}{n（NO）}$
n（NO）=0.015mol则V（NO）=n（NO）•Vm=0.015mol×22.4L/mol=0.336L=336ml，
故答案为：生成NO的体积是336mL；
（4）3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
           3     8 
  0.03mol   n（H⁺）
$\frac{3}{0.03mol}$=$\frac{8}{n（{H}^{+}）}$ 得n（H⁺）=0.08mol则还需加入n（H⁺）=0.08mol-0.06mol=0.02mol，
V（H₂SO₄）=$\frac{n（{H}_{2}S{O}_{4}）}{C（{H}_{2}S{O}_{4}）}$=$\frac{\frac{1}{2}n（{H}^{+}）}{C（{H}_{2}S{O}_{4}）}$=$\frac{\frac{1}{2}×0.02mol}{0.1mol/L}$=0.1L=100ml，
故答案为：向反应后的溶液中再加入100.1mol/L的硫酸就能将1.92g铜恰好完全溶解．

点评 本题考查离子反应的计算，解答该题的关键是把握反应的离子方程式及判断反应的过量问题，侧重分析能力和计算能力的考查，题目难度中等．