Question

銅是重要的工業(yè)原材料，現(xiàn)有Cu、Cu₂O和CuO組成的混合物，某研究性學(xué)習(xí)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(shí)收集到224 mL NO氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出Cu₂O跟稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________。

（2）產(chǎn)物中硝酸銅的物質(zhì)的量___________mol。

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

（4）如混合物中Cu的物質(zhì)的量為x，則x的取值范圍為_(kāi)__________。

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(xué)綜合計(jì)算題。此題是多種物質(zhì)與HNO₃反應(yīng)的綜合計(jì)算題，涉及的反應(yīng)類(lèi)型有氧化還原反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)，題目難度較大。運(yùn)用“守恒法”解此類(lèi)題目可以使解題步驟簡(jiǎn)化。Cu₂O與稀硝酸反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)物和產(chǎn)物都知道，用化合價(jià)升降法配平。化學(xué)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(yīng)，生成224 mL NO氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）和硝酸銅，由氮元素守恒可得出硝酸銅的物質(zhì)的量：n〔Cu(NO₃)₂〕=0.5［n(HNO₃)-n(NO)］=0.025 mol，銅和Cu₂O與稀硝酸反應(yīng)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(yīng)的產(chǎn)物，假設(shè)混合物中沒(méi)有Cu₂O，由得失電子守恒可得：n（Cu）=0.5·3n（NO）=0.015 mol，假設(shè)混合物中沒(méi)有銅，則n（Cu₂O）為0.015 mol，此時(shí)，n〔Cu(NO₃)₂〕=2n(Cu₂O)=0.03 mol＞0.025 mol，所以銅的物質(zhì)的量不可能是0，混合物中沒(méi)有CuO。設(shè)銅的物質(zhì)的量為x，Cu₂O的物質(zhì)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(lián)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。