Question

16．向27.2g Cu和Cu₂O的混合物中加入某濃度的稀HNO₃500mL，固體完全溶解后在所得溶液中加入1mol/L 的NaOH溶液1L使金屬離子恰好完全沉淀，此時(shí)溶液呈中性，所得沉淀質(zhì)量為39.2g．
計(jì)算：（1）Cu與Cu₂O 的物質(zhì)的量之比 
（2）HNO₃的物質(zhì)的量濃度（要求：寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析 所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此時(shí)溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質(zhì)為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質(zhì)量為39.2g，物質(zhì)的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根據(jù)銅元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反應(yīng)后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol，故反應(yīng)中硝酸有剩余，結(jié)合、電子守恒、原子守恒及c=$\frac{n}{V}$計(jì)算．

解答 解：（1）所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此時(shí)溶液呈中性，金屬離子已完全沉淀，溶液中溶質(zhì)為NaNO₃，n（NaNO₃）=n（NaOH）=1.0mol/L×1.0L=1mol，沉淀為Cu（OH）₂，質(zhì)量為39.2g，物質(zhì)的量為$\frac{39.2g}{98g/mol}$=0.4mol，根據(jù)銅元素守恒有n（Cu）+2n（Cu₂O）=n[Cu（OH）₂]，所以反應(yīng)后的溶液中n[[Cu（NO₃）₂]=n[Cu（OH）₂]=0.4mol，設(shè)Cu、Cu₂O的物質(zhì)的量分別為x、y，則
$\left\{\begin{array}{l}{64x+144y=27.2}\\{x+2y=0.4}\end{array}\right.$，
解得x=0.2，y=0.1，
所以Cu與Cu₂O 的物質(zhì)的量之比為2：1，
答：Cu與Cu₂O 的物質(zhì)的量之比為2：1；
（2）Cu和Cu₂O與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅，0.2molCu完全反應(yīng)失去0.4mol電子，0.1molCu₂O完全反應(yīng)失去0.2mol電子，總共生成0.6mol電子，由電子守恒，生成NO的物質(zhì)的量為$\frac{0.6mol}{5-2}$=0.2mol，在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L，此時(shí)溶液呈中性，金屬離子恰好完全沉淀，反應(yīng)后的溶質(zhì)為硝酸鈉，則溶液中的硝酸根離子的物質(zhì)的量為n（NO₃^-）=n（NaOH）=1mol/L×1L=1mol，則硝酸的總物質(zhì)的量為1mol+0.2mol=1.2mol，硝酸的濃度為$\frac{1.2mol}{0.5L}$=2.4mol/L，
答：HNO₃的物質(zhì)的量濃度為2.4mol/L．

點(diǎn)評 本題考查氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，把握電子守恒、原子守恒為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，題目難度中等．