Question

【題目】硝酸被稱為“國防化工之母”，某化學興趣小組對濃硝酸與銅片的反應進行探究，請完成下列問題。

(1)寫出反應剛開始階段化學方程式，并用“雙線”橋表達電子轉移的方向和數目______________，該階段反應現象為_________。

(2)最終銅有剩余，則反應將要結束時的離子方程式是________；待反應停止時，再加入稀硫酸，這時銅片上又有氣泡產生，其原因是_______。

(3)用試管將反應產生的NO2收集滿并倒立在足量的水中，待試管中液面不再上升時，試管中剩余氣體的體積約為原氣體體積的________(相同條件下)

(4)若12.8g銅與一定質量的濃硝酸反應，銅完全溶解時，產生NO和NO2混合氣體共5.6L(標準狀況)，則反應中轉移的電子的物質的量為_________。

Answer 1

【答案】 銅片溶解，溶液變藍色，產生紅棕色氣體。 3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O 溶液中的硝酸根與硫酸中的氫離子重新具有硝酸的性質，可以繼續反應 0.4 mol

【解析】

(1)Cu與濃硝酸反應產生Cu(NO3)2、NO2、H2O，根據元素化合價升降總數等于反應過程中電子轉移數目用“雙線”橋表達電子轉移；從固體、液體、氣體物質變化分析實驗現象；

(2)隨著反應的進行，硝酸變為稀硝酸，Cu與稀硝酸發生反應產生硝酸銅、NO、H2O，根據離子方程式書寫原則，將化學方程式改寫為離子方程式；

(3)根據NO2與H2O反應的方程式，結合反應前后氣體體積變化分析判斷；

(4)根據金屬Cu失去電子的物質的量與硝酸得到電子的物質的量相等計算。

(1)Cu與濃硝酸反應產生Cu(NO3)2、NO2、H2O，反應方程式為：Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，在該反應中Cu元素化合價升高，失去電子2e-，HNO3中N元素化合價降低，得到電子2e-，用雙線橋法表示電子轉移為：；

物質Cu與濃硝酸發生反應，會看到銅片逐漸溶解，溶液由無色變藍色，產生紅棕色氣體；

(2)隨著反應的進行，硝酸變稀，這時是稀硝酸與Cu的反應，化學方程式為：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，該反應的離子方程式為3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O；待反應停止時，若再加入稀硫酸，硫酸電離產生H+，與Cu(NO3)2電離產生的NO3-以HNO3的作用，將Cu氧化，繼續發生反應：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，因此這時從銅片上又有氣泡產生；

(3)用試管將反應產生的NO2收集滿并倒立在足量的水中，發生反應：3NO2+H2O=2HNO3+NO，由方程式可知3體積的NO2反應后變為1體積的NO，因此反應后待試管中液面不再上升時，試管中剩余氣體的體積約為原氣體體積的；

(4)在Cu與硝酸的反應中，Cu失去電子變為Cu(NO3)2，HNO3得到電子變為NO、NO2。在反應過程中電子轉移數目相等，所以n(Cu)==0.2 mol，所以反應過程中電子轉移的物質的量n(e-)=2n(Cu)=2×0.2mol=0.4 mol。