Question

一道高一化学题请求高手解析

Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu（NO3）2、CuSO4、NO2、NO与H2O，当NO2、NO物质的量之比为1:1时，实际参加反应的Cu2S、HNO3物质的量之比为___.
答案一定要详尽哦，谢谢

Answer 1

利用电荷守恒原理进行配平，可以得到两者物质量之比：
Cu2S + HNO3 → Cu（NO3）2 + CuSO4 + NO2 + NO + H2O
在左边
Cu2S 中Cu 为 +1价，S 为 -2价
HNO3 中N 为 +5价

在右边
Cu 为 +2价， 从Cu2S中 +1价变成+2价 失去电子 1e
CuSO4 中S为+6价，从Cu2S中 -2价变成+6价 失去电子 8e
由于一个Cu2S含有两个Cu一个S，那么一共失去电子 10e

NO2 中 N 为 +4价， 从HNO3中 +5价转变成NO2中+4得到电子 1e
NO 中 N 为 +2价， 从HNO3中 +5价转变成NO 中+2得到电子 3e
由于NO2 和NO 的物质量之比为1:1，那么生成NO2和NO得到的电子为4e

1）由电荷守恒可知，参与氧化还原反应的（N2O+NO）与Cu2S的比例为10：4=5：2，所以NO2和NO系数均为5，另外还有一部分HNO3不参加氧化还原反应，而是当做酸生成Cu（NO3）2,因此还不能确定HNO3的系数
2）而Cu2S全部参加氧化还原反应，因此Cu2S的系数为2
3）利用S质量守恒而所有S都进入CuSO4，所以CuSO4系数也为2
4）利用Cu质量守恒，CuSO4中有2个，Cu2S中有4个，因此Cu（NO3）2中有2个，系数为2
5）参加氧化还原的HNO3为10（N2O和NO中N之和），在Cu（NO3）2 有4个，共计14个，HNO3系数为14
6）HNO3含氢14个，因此水的系数为9
2Cu2S + 14HNO3 → 2Cu（NO3）2 + 2CuSO4 + 5NO2 + 5NO + 7H2O
实际参加反应的Cu2S、HNO3物质的量之比为1：7
如果只针对氧化还原反应，那比例就是配电荷平衡的2：5

Answer 2

发生氧化的元素是S,发生还原的元素是N
不管生成什么气体，HNO3的氮一部分没有发生还原，一部分发生还原。
当生成NO时，生成一个NO需要消耗3/8的Cu2S，同时要生成3/8的Cu（NO3)2,所以总共消耗的HNO3为1+3/8*2=7/4
当生成NO2时，生成一个NO2需要消耗1/8的Cu2S，同时要生成1/8的Cu（NO3)2,所以总共消耗的HNO3为1+1/8*2=5/4
故生成一个NO和一个NO2，要消耗0.5个Cu2S和3个HNO3，故比为1：6