Question

銅是重要的工業原材料，現有Cu、Cu₂O和CuO組成的混合物，某研究性學習小組為了探究其組成情況，向混合物中加入100 mL 0.6 mol·L^-1 HNO₃溶液剛好使其溶解，同時收集到224 mL NO氣體（標準狀況）。請回答下列問題：

（1）寫出Cu₂O跟稀硝酸反應的化學方程式__________________________。

（2）產物中硝酸銅的物質的量___________mol。

（3）如混合物中含0.01 mol Cu，則其中Cu₂O、CuO的物質的量分別是___________mol、___________mol。

（4）如混合物中Cu的物質的量為x，則x的取值范圍為___________。

Answer 1

（1）3Cu₂O+14HNO₃====6Cu(NO₃)₂+2NO↑+7H₂O

（2）0.025  （3）0.005  0.005  （4）0.005＜x＜0.015

解析：此題是求算取值范圍的化學綜合計算題。此題是多種物質與HNO₃反應的綜合計算題，涉及的反應類型有氧化還原反應和復分解反應，題目難度較大。運用“守恒法”解此類題目可以使解題步驟簡化。Cu₂O與稀硝酸反應是氧化還原反應，反應物和產物都知道，用化合價升降法配平�；瘜W方程式為3Cu₂O+14HNO₃====6Cu(NO₃)₂+2NO↑+7H₂O,由題意可知，100 mL 0.6 mol·L^-1 HNO₃溶液恰好完全反應，生成224 mL NO氣體（標準狀況）和硝酸銅，由氮元素守恒可得出硝酸銅的物質的量：n〔Cu(NO₃)₂〕=0.5［n(HNO₃)-n(NO)］=0.025 mol，銅和Cu₂O與稀硝酸反應生成硝酸銅和NO，由得失電子守恒可得n（Cu₂O）=0.5［3n(NO)-2n(Cu)］=0.005,由銅元素守恒可得：n（CuO）=n〔Cu(NO₃)₂〕-n(Cu)-2n(Cu₂O)=0.005，討論取值范圍可用極值法，NO是銅和Cu₂O與稀硝酸反應的產物，假設混合物中沒有Cu₂O，由得失電子守恒可得：n（Cu）=0.5·3n（NO）=0.015 mol，假設混合物中沒有銅，則n（Cu₂O）為0.015 mol，此時，n〔Cu(NO₃)₂〕=2n(Cu₂O)=0.03 mol＞0.025 mol，所以銅的物質的量不可能是0，混合物中沒有CuO。設銅的物質的量為x，Cu₂O的物質的量為y，由得失電子守恒可得：2x+2y=0.03 mol①；由銅元素守恒可得x+2y=0.025 mol②。①②聯立解方程組可得x=0.005 mol，y=0.01 mol即x的取值范圍是0.005＜x＜0.015。