Question

13．銅生銹會生成銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]，銅綠受熱易分解，化學方程式為：Cu₂（OH）₂CO₃ $\stackrel{△}{→}$2CuO+H₂O+CO₂↑，
（1）部分銹蝕成銅綠的銅片隔絕空氣加熱，完全反應后固體質量減少了9.3g，則生銹的銅片中銅綠的質量為33.3g
將35g表面已銹蝕成銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]的銅片投入100mL一定濃度的硝酸中；充分反應后，硝酸被還原成NO₂和NO，測得反應后溶液PH值為1．往反應后的溶液中加入過量的NaOH溶液，濾出沉淀，洗滌，干燥后得到39.2g藍色固體．（假設反應前后溶液的體積不變）
（2）已銹蝕的銅片中的銅元素的質量分數為73.14%．（保留兩位小數）
（3）銅片中單質銅的物質的量為0.2mol．
（4）若生成NO₂和NO混合氣體共a L（S．P．T）．
①求a的取值范圍（寫出詳細解答過程）
②求原硝酸的物質的量濃度（用含a的代數式表示，寫出詳細解答過程）

Answer 1

分析 （1）固體減少的質量為二氧化碳和水的質量之和，根據方程式計算銅綠的質量；
（2）39.2g藍色固體為氫氧化銅，根據Cu原子守恒計算Cu元素的質量，再求出Cu的質量分數；
（3）設固體中Cu₂（OH）₂CO₃的物質的量為xmol，Cu的物質的量為ymol，根據銅原子守恒和已知質量列式計算；
（4）①Cu與硝酸反應，Cu失去的電子的物質的量等于氣體得到的電子的物質的量，假設只生成NO求出氣體的體積，或者假設只生成NO₂再求出氣體的體積，實際上生成的是兩種氣體，則體積在兩者之間；
②表面已銹蝕成銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]的銅片與硝酸反應生成硝酸銅和氮的氧化物，溶液中還有剩余的硝酸，根據氮原子守恒計算．

解答 解：（1）固體減少的質量為二氧化碳和水的質量之和，則二氧化碳和水的質量之和為9.3g，設銅綠的質量為xg，
Cu₂（OH）₂CO₃ $\stackrel{△}{→}$2CuO+H₂O+CO₂↑ 固體質量變化
  222                           62
  xg                           9.3g
則x=$\frac{222×9.3}{62}$=33.3g
故答案為：33.3；
（2）39.2g藍色固體為氫氧化銅，則氫氧化銅中Cu元素的質量為$\frac{39.2g×64}{98}$=25.6g，則Cu的質量分數為$\frac{25.6g}{35g}$×100%=73.14%；
故答案為：73.14%；
（3）設固體中Cu₂（OH）₂CO₃的物質的量為xmol，Cu的物質的量為ymol，已知銅綠和銅的總質量為35g，生成氫氧化銅沉淀的質量為39.2g，
則$\left\{\begin{array}{l}{222x+64y=35g}\\{98（2x+y）=39.2g}\end{array}\right.$，解得：x=0.1，y=0.2，
故答案為：0.2；
（4）①Cu與硝酸反應，假設只生成NO，由方程式3Cu+8HNO₃（�。┄T3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知，Cu為0.2mol，則NO為$\frac{0.4}{3}$mol，其體積為$\frac{0.4}{3}$mol×22.4L/mol=$\frac{8.96}{3}$L，
Cu與硝酸反應，假設只生成NO₂，由方程式Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O可知，Cu為0.2mol，則NO為0.4mol，其體積為0.4mol×22.4L/mol=8.96L，
實際上生成的是兩種氣體，則體積在兩者之間，即$\frac{8.96}{3}$＜a＜8.96；
答：a的取值范圍為$\frac{8.96}{3}$＜a＜8.96；
②表面已銹蝕成銅綠[Cu₂（OH）₂CO₃]的銅片與硝酸反應生成硝酸銅和氮的氧化物，溶液中還有剩余的硝酸，加NaOH溶液硝酸銅轉化為氫氧化銅沉淀，
Cu（OH）₂的物質的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，
Cu（NO₃）₂～～Cu（OH）₂ ～～2HNO₃
0.4mol        0.4mol      0.8mol
反應后溶液PH值為1，溶液中剩余的硝酸為0.1mol/L×0.1L=0.01mol，
所以硝酸的總物質的量為0.8mol+0.01mol+$\frac{a}{22.4}$mol，所以硝酸的濃度為（8.1+$\frac{a}{2.24}$）mol/L；
答：原硝酸的物質的量濃度為（8.1+$\frac{a}{2.24}$）mol/L．

點評 本題考查了有關方程式的計算，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和計算能力，注意把握極限法在計算中的應用．