Question

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，其中含單質銅與氧化亞銅的物質的量之比是               ；
（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的轉化），則該氣體的成分是         ，其物質的量之比是            ；
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的物質的量為X，求其中Cu₂O、CuO的物質的量及X的取值范圍(寫出解題過程)。

Answer 1

（1）5∶1
（2）①NO、NO₂,（1分） 11∶3 （2分）
②Cu(NO₃)₂·3H₂O（2分）
（3）n(Cu₂O)=(0.015－x) mol （2分）
n(CuO)= (x－0.005) mol（2分）    0.005＜x＜0.015  （1分）

試題分析：（1）設單質銅與氧化亞銅的物質的量分別為x和y，則根據銅原子守恒可知x+2y＝＝0.105mol。又因為64g/mol×x+144g/mol×y＝6.96g，解得x＝0.075mol、y＝0.015mol，因此單質銅與氧化亞銅的物質的量之比為5∶1。
（2）①反應中轉移電子的物質的量為0.075mol×2+0.015mol×2×1＝0.18mol，氣體的物質的量是1.568L÷22.4L/mol＝0.07mol。設混合氣中NO和NO₂的物質的量分別為a mol和b mol，則a+b=0.07、3a+b=0.18，解得a＝0.055mol、b=0.015mol，因此混合氣的成分是NO和NO₂，其體積之比為11∶3。
②設晶體的化學式為Cu(NO₃)₂·nH₂O，則根據銅離子守恒可知晶體中銅離子的物質的量為0.105mol×80%＝0.084mol，因此晶體的物質的量也是0.084mol，則0.084mol×（192+18n）g/mol＝20.328g，解得n＝3，即晶體化學式為Cu(NO₃)₂·3H₂O。
（3）設Cu₂O、CuO的物質的量分別為Ymol、Zmol，則根據銅原子守恒可知生成硝酸銅的物質的量為（X+2Y+Z）mol。NO的物質的量是0.01mol，則根據電子得失守恒可知2X+2Y＝0.01×3＝0.03。硝酸的物質的量是0.06mol，則根據氮原子守恒可知2×（X+2Y+Z）+0.01＝0.06，解得Z＝(x－0.005)，Y＝(0.015－x)。由于Y、Z均不能為0，作為X的取值范圍是0.005＜x＜0.015。