Question

7．氫氣還原氧化銅得的紅色固體可能是銅與氧化亞銅的混合物，已知Cu₂O在酸性溶液中可發生反應，生成Cu²⁺和單質銅．
（1）現有8g氧化銅被氫氣還原后，得到紅色固體6.8克，其中含單質銅與氧化亞銅的物質的量之比是2：1；
（2）若將6.8g上述混合物與足量的稀硫酸充分反應后過濾，可得到固體4.8g；
（3）若將6.8g上述混合物與足量的濃硝酸充分反應，把得到的溶液小心蒸發濃縮，把析出的晶體過濾，低溫干燥，得晶體19.36g．經分析，原溶液中的Cu²⁺有20%殘留在母液中．求所得晶體的化學式Cu（NO₃）₂•6H₂O（要求：寫出本小題的計算過程）．

Answer 1

分析 （1）氧化銅和氫氣反應生成銅和氧化亞銅、水，所以固體減少的質量為氧元素的質量，根據剩余氧元素的質量計算氧化亞銅的物質的量，再根據元素守恒計算銅的物質的量．
（2）根據銅的物質的量計算銅的質量，從而得出氧化亞銅的質量，再根據反應方程式計算氧化亞銅生成銅的質量，兩部分銅的質量即為固體的質量．
（3）先根據銅元素守恒計算硝酸銅溶液中銅離子的含量，再根據題意判斷晶體中銅離子的含量，從而得出硝酸銅的物質的量，總質量減去硝酸銅的質量即為水的質量，計算水的物質的量，再根據物質的量之比等于系數之比得出化學式．

解答 解：（1）n（CuO）=$\frac{8g}{80g/mol}$=0.1mol，氧元素的物質的量=n（CuO）═銅元素的物質的量=0.1mol；固體由CuO生成Cu和
Cu₂O，減少的質量為氧元素的質量，即8g-6.8g=1.2g，減少的氧元素的物質的量=$\frac{1.2g}{16g/mol}$=0.075mol，所以Cu₂O中氧元素的物質的量=0.1mol-0.075mol=0.025mol，所以n（Cu₂O）=0.025mol，根據銅元素守恒得n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以單質銅與氧化亞銅的物質的量之比是2：1．
故答案為：2：1；
（2）n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
氧化亞銅的質量=6.8g-3.2g=3.6g．
氧化亞銅和稀硫酸反應，銅和稀硫酸不反應，設氧化亞銅和稀硫酸反應生成銅的質量為x．
氧化亞銅和稀硫酸反應的方程式為：
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
144g                          64g
3.6g                           x
x=1.6g
所以可得到固體的質量=3.2g+1.6g=4.8克
故答案為：4.8克．
（3）根據銅元素守恒知，氧化銅中的銅全部轉化為硝酸銅中的銅離子，為0.1mol，原溶液中的Cu²⁺有20%殘留在母液中，所以晶體中銅離子的物質的量為0.08mol，根據化學式知，晶體中硝酸銅的物質的量=銅離子的物質的量=0.08mol，
m（Cu（NO₃）₂）=0.08mol×188g/mol=15.04g＜23.68g，所以晶體中有水，水的物質的量=$\frac{23.68g-15.04g}{18g/mol}$=0.48mol，硝酸銅與水的物質的量之比=0.08mol：0.48mol=1：6，所以其化學式為Cu（NO₃）₂•6H₂O．
故答案為：Cu（NO₃）₂•6H₂O．

點評 本題考查了銅及其化合物的性質，計算量較大，注意運用分析、轉化的思想解題，易錯題是（2）題，容易把氧化亞銅生成的銅單質漏掉而造成錯誤解答，側重于考查學生的分析能力和計算能力．