Question

32 g銅和一定量濃硝酸反應，當銅完全溶解時，產生的氣體在標準狀況下的體積為11.2 L（N₂O₄的存在忽略不計）。

（1）計算反應中消耗硝酸的物質的量。

（2）通過計算確定氣體中各成分的體積。

Answer 1

（1）不論11.2 L氣體為NO或NO₂，還是NO和NO₂的混合氣體，物質的量都等于n(NO_x)=11.2 L÷22.4 L·mol ^-1=0.5 mol。

由N元素守恒可得：?

n(HNO₃)=2n〔Cu(NO₃)₂〕+n(NO _x)=2n(Cu)+n(NO _x)=2×32 g÷64 g·mol ^-1+0.5 mol =1.5 mo

（2）設NO的物質的量為x，?

解法一：由電子守恒可得：32 g÷64 g·mol ^-1×2=x×3+(0.5 mol-x)×1

解得：x=0.25 mol,則V(NO)=0.25 mol×22.4 L·mol ^-1=5.6 L，?

V(NO₂)=11.2 L-5.6 L=5.6 L

解法二：由方程式可得如下關系式：Cu～2NO₂　3Cu～2NO?

由Cu守恒得：(0.5 mol－x)÷2+3x÷2=32 g÷64 g·mol ^-1?

解得x=0.25 mol，則V（NO）=0.25 mol ×22.4 L·mol ^-1=5.6 L?

V（NO₂）=11.2 L－5.6 L=5.6L

答：（1）反應中消耗硝酸的物質的量為1.5 mol；（2）氣體中NO體積為5.6 L，NO₂體積為5.6 L。?

解析：（1）Cu完全與硝酸反應后產生的物質為：?

Cu(NO₃)₂、NO₂（或有NO）、H₂O?

消耗的HNO₃轉化為Cu(NO₃)₂、NO₂和NO。?

n〔Cu(NO₃)₂〕=n(Cu)= =0.5 mol?

NO₂和NO共有： =0.5 mol?

所以消耗的n(HNO₃)=2n〔Cu(NO₃)₂〕+n(NO₂)+n(NO)=0.5 mol×2+0.5 mol=1.5 mol。?

（2）根據氧化還原反應特點，據得失電子守恒求解（據方程式求解亦可）：

2n(Cu)=n(NO₂)+3n(NO)。設n(NO₂)=x，則n(NO）=0.5-x，代入求解即可。