氫氣還原氧化銅所得的紅色固體可能是銅與氧化亞銅的混合物,已知Cu2O在酸性溶液中可發(fā)生自身氧化還原反應,生成Cu2+和Cu.
(1)現(xiàn)有8.4克氧化銅被氫氣完全還原后,得到紅色固體6.96克,其中含單質(zhì)銅與氧化亞銅的物質(zhì)的量之比是
 
;
(2)若將6.96克上述混合物與足量的濃硝酸充分反應:
①生成標準狀況下1.568升的氣體(不考慮NO2的溶解,也不考慮NO2與N2O4的轉(zhuǎn)化),則該氣體的成分是
 
,其物質(zhì)的量之比是
 
;
②把得到的溶液小心蒸發(fā)濃縮,把析出的晶體過濾,得晶體20.328g.經(jīng)分析,原溶液中的Cu2+有20%殘留在母液中,所得晶體的化學式為
 

(3)Cu、Cu2O和CuO組成的混合物,加入100mL 0.6mol/L HNO3溶液恰好使混合物完全溶解,同時收集到224mL NO氣體(標準狀況).如原混合物中Cu的物質(zhì)的量為X,求其中Cu2O、CuO的物質(zhì)的量及X的取值范圍(寫出解題過程).
考點:氧化還原反應的計算
專題:氧化還原反應專題
分析:(1)氧化銅和氫氣反應生成銅和氧化亞銅、水,所以固體減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量,根據(jù)剩余氧元素的質(zhì)量計算氧化亞銅的物質(zhì)的量,再根據(jù)元素守恒計算銅的物質(zhì)的量.
(2)①根據(jù)銅的物質(zhì)的量計算銅的質(zhì)量,從而得出氧化亞銅的質(zhì)量,再根據(jù)反應方程式計算氧化亞銅生成銅的質(zhì)量,兩部分銅的質(zhì)量即為固體的質(zhì)量,采用極限法判斷氣體的成分,然后列方程式組求出一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比.
②先根據(jù)銅元素守恒計算硝酸銅溶液中銅離子的含量,再根據(jù)題意判斷晶體中銅離子的含量,從而得出硝酸銅的物質(zhì)的量,總質(zhì)量減去硝酸銅的質(zhì)量即為水的質(zhì)量,計算水的物質(zhì)的量,再根據(jù)物質(zhì)的量之比等于系數(shù)之比得出化學式.
(3)根據(jù)質(zhì)量和電子守恒列方程式計算即可.
解答: 解:(1)n(CuO)=
8.4g
80g/mol
=0.105mol,氧元素的物質(zhì)的量=n(CuO)═銅元素的物質(zhì)的量=0.105mol;固體由CuO生成Cu和
Cu2O,減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量,即8.4g-6.96g=1.44g,減少的氧元素的物質(zhì)的量=
1.44g
16g/mol
=0.09mol,所以Cu2O中氧元素的物質(zhì)的量=0.105mol-0.09mol=0.015mol,所以n(Cu2O)=0.015mol,根據(jù)銅元素守恒得n(Cu)=0.105mol-2×0.015mol=0.075mol,所以單質(zhì)銅與氧化亞銅的物質(zhì)的量之比是5:1.
故答案為:5:1.
(2)①n(Cu)=0.105mol-2×0.015mol=0.075mol,所以m(Cu)=0.075mol×64g/mol=4.8g,
氧化亞銅的質(zhì)量=6.96g-4.8g=2.16g.氧化亞銅和稀硫酸反應,銅和稀硫酸不反應,設氧化亞銅和稀硫酸反應生成銅的質(zhì)量為x.
氧化亞銅和稀硫酸反應的方程式為:
Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O
144g             64g
2.16g             x
x=0.96g
所以可得到固體的質(zhì)量=4.8g+0.96g=5.76克
通過分析知,6.96克的銅和氧化亞銅的混合物與硝酸反應相當于5.76克的銅與硝酸反應.
設銅與硝酸反應全部生成二氧化氮,二氧化氮的體積為:
Cu+4HNO3=Cu(NO32+2NO2 ↑+2H2O
 64g               44.8L
5.76               4.032L                  
設銅與硝酸反應全部生成一氧化氮,一氧化氮的體積為:
3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O
192g                44.8L
5.76              1.344L
  1.344L<1.568l<4.032L,所以該氣體是二氧化氮和一氧化氮的混合物.
設生成一氧化氮的物質(zhì)的量為ymol,生成二氧化氮的物質(zhì)的量為zmol.
3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O  
192g                   2mol
 96yg                 ymol
Cu+4HNO3=Cu(NO32+2NO2 ↑+2H2O
64g                 2mol
32zg                zmol
y+z=
1.568
22.4
mol=0.07mol,96y+32z=5.76,解得y=0.055mol,z=0.015mol,y:z=11:3
所以一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比為11:3.
故答案為:NO、NO2; 11:3.
  ②根據(jù)銅元素守恒知,氧化銅中的銅全部轉(zhuǎn)化為硝酸銅中的銅離子,為0.105mol,原溶液中的Cu2+有20%殘留在母液中,所以晶體中銅離子的物質(zhì)的量為0.084mol,根據(jù)化學式知,晶體中硝酸銅的物質(zhì)的量=銅離子的物質(zhì)的量=0.084mol,
m(Cu(NO32)=0.084mol×188g/mol=15.792g<20.328g,所以晶體中有水,水的物質(zhì)的量=
20.328g-15.792g
18g/mol
=0.252mol,硝酸銅與水的物質(zhì)的量之比=0.084mol:0.252mol=1:3,所以其化學式為Cu(NO32?3H2O.
故答案為:Cu(NO32?3H2O;
(3)由Cu元素守恒可得:2×n(Cu20)+n(CuO)+X=0.025mol,
由氧化還原反應得失電子守恒可知:X×2+2×n(Cu20)=
0.224L
22.4L/mol
,
解之得:n(CuO)=X-0.005mol,
n(Cu20)=0.015mol-X,
則0.005mol<X<0.015mol,
答:其中Cu20、CuO的物質(zhì)的量為:n(CuO)=X-0.005mol,n(Cu20)=0.015mol-X,X的取值范圍為0.005mol<X<0.015mol.
點評:本題考查混合物的計算,題目難度大,綜合性強,注意從質(zhì)量守恒和氧化還原反應得失電子守恒的角度分析.
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相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

下列說法正確的是(  )
A、配制100mL 1.0mol/L CuSO4溶液,可將25g CuSO4?5H20溶于100mL蒸餾水中
B、將幾根火柴頭浸于水中,一段時間后取少量溶液于試管中,加AgNO3溶液、稀硝酸和NaNO2溶液,若出現(xiàn)白色沉淀,說明含有氯元素
C、用紙上層析法分離某些物質(zhì)時,為了看到色斑,只有有色離子的物質(zhì)才可以用紙層析法
D、減壓過濾時,吸濾瓶內(nèi)液面高度將達到支管口時,應拔掉吸濾瓶上的橡皮管,并從吸濾瓶支管口倒出溶液

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科目:高中化學 來源: 題型:

下列反應屬于氧化還原反應的是:(  )
A、CaCO3
 高溫 
.
 
CaO+CO2
B、CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2
C、CuO+CO
  △  
.
 
CO2+Cu
D、CuO+H2SO4═CuSO4+H2O

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科目:高中化學 來源: 題型:

某溶液能與鋅片作用產(chǎn)生H2,則該溶液中可以大量共存的離子組是( 。
A、Na+、NO3-、K+、Fe2+
B、Fe2+、Na+、SO42-、K+
C、K+、I-、NO3-、H+
D、NH4+、NO3-、Na+、HCO3-

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科目:高中化學 來源: 題型:

氮元素廣泛存在于自然界中,對人類生命和生活具有重要意義.含氮元素的化合物在工業(yè)生產(chǎn)和國防建設中都有廣泛的應用.
(1)氮元素原子核外有
 
個未成對電子,最外層有
 
種能量不同的電子.PH3分子的空間構(gòu)型為
 
,是
 
分子.(填極性或非極性)
(2)氮和磷是同主族元素,下列能說明二者非金屬性相對強弱的是
 
(填編號)
a.NH3比PH3穩(wěn)定性強
b.硝酸顯強氧化性,磷酸不顯強氧化性
c.氮氣與氫氣能直接化合,磷與氫氣很難直接化合
d.氮氣常溫是氣體,磷單質(zhì)是固體.

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科目:高中化學 來源: 題型:

如圖是部分短周期元素的單質(zhì)及其化合物(或其溶液)的轉(zhuǎn)化關(guān)系,已知B、C、D、E是非金屬單質(zhì),且在常溫常壓下都是氣體;化合物G的焰色反應為黃色,化合物I和J通常狀況下呈氣態(tài);反應①是化工生產(chǎn)中的一種重要的固氮反應.

(1)單質(zhì)E的結(jié)構(gòu)式
 

(2)F和H2O反應的化學方程式為
 
,該反應中被氧化與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是
 

(3)銨鹽H中陽離子的電子式
 
,檢驗H中陽離子的方法是
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

下表為元素周期表的一部分,請參照元素①~⑨在表中的位置,用化學用語回答下列問題:
主族
周期
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
(1)在標號元素中,最活潑的金屬元素是
 
.最活潑的非金屬元素是
 
.⑨元素的離子結(jié)構(gòu)示意圖是
 

(2)①與②形成共價化合物的電子式
 
.用電子式表示⑤與⑨形成化合物的形成過程
 

(3)⑤、⑥、⑦三種元素的原子半徑由大到小的順序是
 

(4)⑦、⑧、⑨元素所形成的氣態(tài)氫化物中,最穩(wěn)定的是
 

⑦、⑧、⑨三種元素的最高價含氧酸的酸性由強到弱的順序
 

(5)寫出⑥元素的單質(zhì)與鹽酸反應的離子方程式:
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

常溫下,將a mL 三種一元酸分別和NaOH溶液等體積混合,實驗數(shù)據(jù)如下:
組別 c(一元酸) c(NaOH)/mol/L 混合溶液的pH
c(HX)=0.1mol/L 0.1 pH=10
c(HY)=0.1mol/L 0.1 pH=7
c(HZ)=0.1mol/L 0.1 pH=9
(1)丙組實驗發(fā)生反應的離子方程式為
 
,所得溶液中由水電離出的c(OH-)=
 
mol/L;
比較此時HX、HY、HZ三種酸的酸性強弱
 
 
 

(2)部分實驗反應過程中的pH變化曲線如圖:

①表示乙組實驗的pH變化曲線是
 
(填圖1或圖2)
②上圖中表示溶液呈中性的點為
 
,表示溶液恰好完全反應的點是
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

反應2A?B+C,在某一溫度時,達到平衡.
(1)若溫度升高,化學平衡正向移動,則正反應是
 
熱反應;
(2)若B是固體,降低壓強時,平衡逆向移動,則A是
 
態(tài);
(3)若A是氣態(tài),加壓時,平衡不移動,則B為
 
態(tài),C為
 
態(tài).

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