Question

2．向27.2Cu和Cu₂O的混合物中加入某濃度的稀硝酸0.5L，固體物質完全反應，生成NO 和Cu（NO₃）₂．在所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，沉淀質量為39.2g，請列式計算
（1）Cu與Cu₂O 的物質的量之比？
（2）硝酸的物質的量濃度？

Answer 1

分析 （1）在所得溶液中加入NaOH溶液后，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質量為39.2g，氫氧化銅的物質的量為：$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根據銅元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反應后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol；
設Cu和Cu₂O的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量及Cu元素物質的量列方程計算二者的物質的量之比；
（2）根據N元素守恒可知原硝酸溶液n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃），根據Na元素可知n（NaNO₃）=n（NaOH），再根據c=$\frac{n}{V}$計算．

解答 解：（1）在所得溶液中加入NaOH溶液后，此時溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質量為39.2g，Cu（OH）₂的物質的量為：$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，
根據銅元素守恒有：n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，
所以反應后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol．
設Cu和Cu₂O的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量可得：64x+144y=27.2，
根據銅元素守恒有：x+2y=0.4，
聯立方程解得：x=0.2，y=0.1，
所以原固體混合物中Cu和Cu₂O的物質的量之比為2：1，
答：混合物中Cu和Cu₂O的物質的量之比為2：1；
（2）根據N元素守恒可知n（HNO₃）=n（NO）+n（NaNO₃）=0.2mol+1.0mol/L×1.0L=1.2mol，所以原硝酸溶液的濃度為$\frac{1.2mol}{0.5L}$=2.4mol/L，答：硝酸的物質的量濃度是2.4mol/L．

點評 本題考查銅及其化合物知識、氧化還原反應的計算，難度較大，清楚反應過程，充分利用守恒計算是解題的關鍵．