Question

一道高中化学题 求解

现有等物质的量的Cu和Ag的混合物17.2g，与50mL的浓硝酸恰好完全反应 产生0.2mol气体，要使产生的气体完全被水吸收需要通入氧气0.075mol，为什么呢？
老师说用得失电子守恒 可以详细过程解答一下吗

Answer 1

这样想简单
1.铜和银失电子变为离子 此时所失得电子给了硝酸 使其转化为氮的氧化物( 有哪些尚不确定）
2.和氧气反应后，铜和银还是离子，但氮的氧化物又转变为硝酸盐（相当于没变），而此时氧气得电子变为负2价
3.综上，金属的电子全给了氧，明白了吗？
不懂可以再找我

Answer 2

很简单。
Cu与Ag等物质的量，17.2g ÷ ( 64g/mol + 108g/mol ) = 0.1mol，失去电子为0.1mol × 2e- + 0.1mol × 1e- = 0.3mole-，还原出的N的氧化物气体又被O2氧化成HNO3，相当于Cu与Ag失去的电子最终被O2得到了，O元素化合价由0价变成-2价，每个O原子得2e-，每个O2得4e-，所以需要O2为0.3mole- ÷ 4e- = 0.075mol。
哪还用楼上那么麻烦？！

Answer 3

个人解题思路（比较好想）：
Ag与Cu与硝酸的反应类似，与浓硝酸反应生成NO2和水，与稀硝酸反应生成NO和水，浓硝酸在反应过程中由于HNO3的消耗，会使硝酸浓度下降，因此我们不能单纯依靠浓硝酸或者稀硝酸的反应式来求解。
综合稀硝酸和浓硝酸的反应，Ag和Cu与HNO3反应，假设生成物中存在NO和NO2，根据反应物中的Ag、Cu、HNO3以及生成物中的Ag+、Cu2+、NO、NO2中Ag、Cu、N的化合价的分析。
0 0 +5 +1 +2 +2 +4
Cu + Ag + HNO3__Ag+ + Cu2+ + NO + NO2 + H2O
↑1 ↑2 ↓3 ↓1
x y a b (设四种物质的摩尔的量分别为x、y、a、b)
应满足题设的相关条件：
金属质量：64x + 108y = 17.2（分子量：Cu：64 Ag：108）
生成气体：a + b = 0.2
然后，我们了解到通入了O2后，使生成的气体全部溶于水，NO2可溶于水，NO不溶（微溶）于水，而存在反应式2NO + O2 == 2NO2，根据这个，我们可以计算NO的量，应该为2倍的O2，也就是0.15mol。那么NO2的物质的量就应为0.2 - 0.15 =0.05 mol。
再根据电子得失，分析硝酸与金属的反应，金属失去的电子为（2x + y）mol，得到的电子为0.05（NO）+ 0.15*3（NO2）=0.5 mol，于是联立最后两个方程式：
64x + 108y = 17.2
2x + y = 0.5
计算就可以计算出x、y的值。
这样就可以知道所有的未知量。

第二种方法比较好算：可以直接将O2列入到反应物中，那么，生成物中就应该只有NO2存在，才能完全被水吸收。
反应式： 0 0 +5 0 +1 +2 +4 -2
Cu + Ag + HNO3 + O2 __ Ag+ + Cu2+ + NO2 + H2O
x y 0.075 0.2
此时，请注意，O2的0价氧降到-2价，但NO2中的氧不都来自氧气。利用得失电子直接计算有
64x + 108y = 17.2 2x + y = 0.2+0.075*2（O2中含两个氧原子）*2（每个氧原子降2价，得两个电子）=0.5

备注：本题若给出HNO3的浓度，并注明硝酸完全反应，也可用此方法计算最后通入的氧气量。

Answer 4

浓硝酸被铜还原，N从+6价变成+4价（即二氧化氮），再和氧气与水反应被氧化，N又升到了+6价。
其中N元素得失电子式守恒的（相当于化合价守恒）。