Question

硫酸和硝酸是中學(xué)階段常見的強(qiáng)酸．根據(jù)二者與金屬的反應(yīng)情況，回答下列問題：
（1）①在100mL 18mol?L^-1的濃硫酸中加入過量的銅片，加熱使之充分反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積可能是______．A．33.6L　　B．22.4L　　C．20.16L　　D．6.72L
②若向上述反應(yīng)①的體系中再加入硝酸鈉，有什么現(xiàn)象出現(xiàn)？用必要的文字和離子方程式加以說明______．
（2）若將過量銅粉與一定量濃硝酸反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)完全停止時(shí)，共收集氣體1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則該氣體的成分是______，反應(yīng)中所消耗的硝酸的物質(zhì)的量可能為下列數(shù)據(jù)中的______．A．0.1mol　B．0.15mol　 C．0.2mol　　　 D．0.25mol．

Answer 1

解：（1）①100mL 18mol?L^-1的濃硫酸中含硫酸的物質(zhì)的量為：0.1L×18mol?L^-1═1.8mol
銅與濃硫酸反應(yīng)的方程式為：
Cu+2H₂SO₄CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
2mol 22.4L
1.8mol V
V=═20.16L，由于銅與稀硫酸不反應(yīng)，故實(shí)際上產(chǎn)生的氣體體積小于20.16L，
故選：D．
②原溶液中有稀硫酸，加入硝酸鈉，相當(dāng)于存在硝酸，故銅繼續(xù)溶解，銅把硝酸根還原為一氧化氮，一氧化氮不穩(wěn)定，迅速和氧氣生成二氧化氮．故答案為：銅片繼續(xù)溶解，有無色氣體生成（無色氣體后變?yōu)榧t棕色），有關(guān)離子方程式為：
3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）銅與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氮，隨反應(yīng)進(jìn)行，硝酸變稀，與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生一氧化氮，故收集氣體為二者的混合物．故答案為：NO₂、NO；
所消耗硝酸分為兩部分，被還原硝酸和沒被還原硝酸．被還原硝酸可根據(jù)N守恒得：n（HNO₃）═n（NO₂+NO）═1.12L÷22.4L/mol═0.05mol，沒被還原的硝酸可根據(jù)電荷守恒求得范圍，
若只產(chǎn)生二氧化氮，則銅失電子數(shù)為：0.05mol×（5-4）═0.05mol（銅失電子數(shù)等于硝酸得電子數(shù)），沒被還原的硝酸為0.05mol；
若只產(chǎn)生一氧化氮，則銅失電子數(shù)為：0.05mol×（5-2）═0.15mol（銅失電子數(shù)等于硝酸得電子數(shù)），沒被還原的硝酸為0.15mol，
因此沒被還原的硝酸介于0.05～0.15mol之間，故參加反應(yīng)的硝酸介于0.10～0.20mol之間，
故選：B．
分析：（1）①銅與濃硫酸加熱反應(yīng)與稀硫酸不反應(yīng)，故產(chǎn)生氣體應(yīng)小于理論值；
②硝酸根在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，故銅會(huì)繼續(xù)溶解，產(chǎn)生氮的氧化物．
（2）銅與硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的還原產(chǎn)物與硝酸的濃度有關(guān)，隨反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸變?yōu)橄∠跛幔�故得到不同氣體的混合物．采N守恒來確定被還原硝酸的量，采用極值法和守恒法來確定沒被還原硝酸的量．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了濃硫酸和硝酸的性質(zhì)．要注意濃度不同，產(chǎn)物不同．有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算常采用守恒法來簡(jiǎn)化計(jì)算．特別是同種反應(yīng)物發(fā)生不同的反應(yīng)方向時(shí)，極值法也是化學(xué)計(jì)算中常用的方法．