题目内容

9．某化学实验小组的同学对铜与硝酸反应的实验及铜的制备、回收利用进行了下列几方面的研究：

（1）图甲是课本中验证铜和浓硝酸反应的装置，乙、丙是师生对演示实验改进后的装置：
甲、乙、丙三个装置中共同发生的离子方程式是Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O．
（2）和甲装置相比，乙装置的优点是①可以控制反应；②吸收NO2气体，防止污染环境．
（3）做铜与浓硝酸反应的实验时，为了减少污染，化学实验小组的又同学设计了以下四种装置，希望在不拆除、不增加仪器的情况下既能观察到反应现象，又能使二氧化氮被吸收（氢氧化钠可吸收）．设计的装置（如图2）能达目的是：①③（填序号）．
（4）在做铜与稀硝酸反应的实验时，常看到生成的气体为浅红棕色，其原因是：试管内有空气存在，将生成的NO氧化为NO2，2NO+O2=2NO2；为了能直接观察到生成气体的颜色，可在往稀硝酸中加入铜的同时，加入少量碳酸盐即可达到目的，那么加入碳酸盐的作用是：碳酸盐与硝酸的反应速率快，生成的CO2排走了试管内的空气．
Ⅱ（1）铜可采用如下方法制备：
火法炼铜：Cu2S+O2 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO2 湿法炼铜：CuSO4+Fe═FeSO4+Cu
上述两种方法中，铜元素均被还原 （填“氧化”还是“还原”）成铜单质．
（2）可用FeCl3溶液浸泡印刷电路板上的铜制备CuCl2•2H2O，实验室模拟回收过程如下：

①步骤3的目的是使溶液的pH升高到5，此时Fe3+浓度为 4×10-11 mol/L[Ksp（Fe（OH）3）=4×10-38]，可选用的“试剂1”是CuO或Cu（OH）2（写出一种即可）．
②欲实现反应Cu+H2SO4（aq）=CuSO4+H2↑，在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料（填“Cu”或“C”）．

分析 Ⅰ、（1）铜与浓硝酸的反应生成二氧化氮和硝酸铜；
（2）根据甲乙两个装置的不同点分析；
（3）对4个装置逐一分析，并考虑实验中应该如何操作．对于装置①应将U形管向右偏转，让浓硝酸与螺旋状钢丝接触，产生NO2气体后再扶正U形管，使铜丝与硝酸脱离接触，反应终止；对于装置③应该先关闭止水夹，产生的NO2气体进入注射器后再打开止水夹，同时还应该考虑到b试管中应该盛装的是氢氧化钠溶液，才能与产生的NO2气体反应；
（4）铜和稀硝酸 反应生成硝酸铜、一氧化氮和水；观察到试管内生成的气体先为浅红棕色是因为试管中含有空气，一氧化氮被氧气氧化为红棕色气体二氧化氮；加入碳酸盐会和硝酸反应生成二氧化碳气体把试管中空气赶净，便于观察生成的无色一氧化氮气体；
Ⅱ、（1）元素化合价降低被还原，铜元素化合价降低为0价；
（2）①根据pH升高，溶液的酸性减弱，加入的物质能与酸反应，同时不能引入新杂质；
②Cu和H2SO4之间的反应是非自发的，需要电解池实现，根据电解池的构成条件来回答．

解答 解：Ⅰ、（1）甲、乙、丙三个装置中共同的一个反应是浓硝酸与铜片反应或是浓硝酸与铜丝反应，即Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O，
故答案为：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O；
（2）甲、乙两个装置的差异在于：甲装置铜与浓硝酸反应使用的是铜片直接与浓硝酸反应，而乙装置则是可移动的铜丝与浓硝酸反应，其优点为便于控制，需要时插入酸液就反应，不需要时从酸液中移出即可；甲装置没有处理NO2污染的装置，而乙装置用氢氧化钠溶液吸收产生的NO2，能防止空气污染．
故答案为：①可以控制反应；②吸收NO2气体，防止污染环境；
（3）对4个装置逐一分析，并考虑实验中应该如何操作．对于装置①应将U形管向右偏转，让浓硝酸与螺旋状钢丝接触，产生NO2气体后再扶正U形管，使铜丝与硝酸脱离接触，反应终止；对于装置③应该先关闭止水夹，产生的NO2气体进入注射器后再打开止水夹，同时还应该考虑到b试管中应该盛装的是氢氧化钠溶液，才能与产生的NO2气体反应，设计的装置（如图2）能达目的是①、③，
故答案为：①③；
（4）铜和稀硝酸 反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，反应的离子方程式为：3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O；观察到试管内生成的气体先为浅红棕色是因为试管中含有空气，一氧化氮被氧气氧化为红棕色气体二氧化氮，2NO+O2=2NO2；加入碳酸盐会和硝酸反应生成二氧化碳气体把试管中空气赶净，便于观察生成的无色一氧化氮气体；
故答案为：2NO+O2=2NO2；  碳酸盐与硝酸的反应速率快，生成的CO2排走了试管内的空气；
Ⅱ、（1）火法炼铜：Cu2S+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+SO2，湿法炼铜：CuSO4+Fe═FeSO4+Cu，铜元素化合价从+1、+2价反应后变化为0价，铜元素的化合价降低，Cu2S、CuSO4都为氧化剂，被还原，发生还原反应，
故答案为：还原；
（2）①pH升高，溶液的酸性减弱，加入的物质能与酸反应，同时不能引入新杂质，可向溶液中加入CuO或Cu（OH）2，故答案为：CuO或Cu（OH）2；
②Cu和H2SO4之间的反应是非自发的，需要电解池实现，金属铜作阳极，阴极是导体即可，电解质为硫酸，即，故答案．

点评 本题把实验知识与浓硝酸的性质、二氧化氮的性质、喷泉实验的发生等结合一起，具有很强的综合性，因而难度较大，需要细心审题，认真分析，侧重于考查学生的实验能力和对基础知识的综合应用能力．

练习册系列答案
相关题目
11．活动小组的同学对某石灰矿的石灰石做碳酸钙含量的测定．他们称取石灰石样品25g，加入100g某浓度稀盐酸，恰好完全反应，收集到二氧化碳8.8g．
求：
（1）石灰石样品中碳酸钙的质量分数
（2）反应后所得溶液中溶质的质量分数（杂质不反应也不溶解）

赏心悦目的雕花玻璃是用下列哪种物质对普通玻璃进行刻蚀而制成的，该物质是( )

A．氢硫酸 B． 氢氟酸 C．浓硫酸 D．浓硝酸

下列说法正确的是( )

A．常温常压下，22.4L Cl2中含有的分子数为6.02×1023个

B．0.1mol/LNa2CO3溶液加热后，溶液的pH减小

C．氢氧燃料电池工作时，H2在负极上失去电子

D．室温下，稀释0.1mol/LCH3COOH溶液，溶液的导电能力增强
4．无水氯化铝是一种重要的化工原料，利用明矾石[K2SO4•Al（SO4）3•2Al2O3•6H2O]制备无水氯化铝的流程如如图1所示：

（1）验证焙烧炉产生的气体含有SO2的方法是将气体通入品红中，品红褪色，加热后又恢复红色，证明有SO2．
（2）吸收焙烧炉中产生的SO2，下列装置合理的是ad（填代号）
（3）氯化炉中发生反应的化学方程式为3C+Al2O3+3Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 3CO+2AlCl3．
（4）生产氯化铝的过程中产生SO2、Cl2等大气污染物，若将二者按照一定比例通入水中可减少或消除污染．试设计简单实验检验二者是否恰好完全反应．（简要描述实验步骤、现象和结论）取二者溶于水后的溶液少许置于试管中，向其中加入品红溶液，若品红不褪色，说明二者恰好完全反应，否则，两者未完全反应．仪器自选；可供选择试剂如下：
①滴加酚酞的氢氧化钠溶液  
②氯化亚铁溶液  
③硫氰化钾溶液  
④品红溶液
（5）某学习小组设计用如图2装置验证二氧化硫的某些化学性质．
①能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为b中出现淡黄色沉淀．
②写出a瓶中发生反应的离子方程式2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+．
③充分反应后，取a瓶中的溶液分成三份，分别进行如下实验．
实验Ⅰ：向第一份溶液中加入足量的NaOH溶液，生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
实验Ⅱ：向第二份溶液中加入少量KMnO4溶液，紫色褪去
实验Ⅲ：向第三份溶液中加入BaC12溶液，生成白色沉淀
上述实验中能证明二氧化硫具有还原性的是Ⅰ和Ⅱ（填实验代号）．
14．NiSO4.6H2O是一种绿色易容于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等，可由电镀废渣（除含镍外，还含有：Cu、Zn、Fe、Cr等杂质）为原料获得．操作步骤如图1：
（1）溶解废渣常用一定浓度的稀硫酸，用浓硫酸配制一定浓度的稀硫酸用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒外还有容量瓶、胶状滴管．
（2）向滤液中滴入适量的Na2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，写出除去Cu2+的离子方程式：Cu2++S2-═CuS↓．
（3）在40℃左右，用6%的H2O2氧化Fe2+，再在95℃时加入NaOH调节pH，除去铁和铬．此外，除去铁还常用NaClO3作氧化剂，在较小的pH条件下水解，最终生成一种浅黄色的黄铁矾钠[Na2Fe6（SO4）4（OH）12]沉淀除去．图2是温度-pH与生成的沉淀关系图，图中阴影部分是黄铁矾稳定存在的区域（已知25℃时，Fe（OH）3的Ksp=2.64×10-39）．下列说法正确的是cd（选填序号）．
a．FeOOH中铁为+2价
b．若在25℃时，用H2O2氧化Fe2+，再在pH=4时除去铁，此时溶液中c（Fe3+）=2.64×10-27
c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+离子方程式为：6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O
d．工业生产中常保持在85～95℃生成黄铁矾钠，此时水体的pH约为1.2～1.8
（4）上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是NiSO4．
（5）确定步骤④中Na2CO3溶液足量，碳酸镍已完全沉淀的简单实验方法是上层清液呈无色．
（6）操作Ⅰ的实验步骤依次为：【实验中可选用的试剂：6mol•L-1的H2SO4溶液，蒸馏水、pH试纸】．
①过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，直至流出的溶液用pH试纸检验呈中性；
②向沉淀中加6 mol•L-1的H2SO4溶液，直至恰好完全溶解；
③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO4•6H2O晶体；
④用少量乙醇洗涤NiSO4•6H2O晶体并晾干．
1．亚硝酸钠（NaNO2）是一种外观与食盐相似的食品添加剂．兴趣小组用如下装置制NaNO2 （夹持和加热装置已省略）．已知：2NO+Na2O2=2NaNO2；2NO2+Na2O2=2NaNO3．

（1）仪器甲的名称是分液漏斗；装置A烧瓶中发生反应的化学方程式为C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O．
（2）B装置的作用是将NO2转化为NO，同时铜与稀硝酸反应生成NO．写出所发生主要反应的化学方程式①3NO2+H2O=2HNO3+NO；②3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO+4H2O．
（3）有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠，为排除干扰应在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是B（填字母）．
A．浓H2SO4       B．碱石灰      C．无水CaCl2
（4）装置D可将剩余的NO氧化成NO3-，发生反应的离子方程式为5NO+3MnO4-+4H+=5NO3-+3Mn2++2H2O．
18．（1）氨是氮循环中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法．
（1）已知：H-H键能为436KJ•mol-1，N≡N键能为945KJ•mol-1，N-H键能为391KJ•mol-1．写出合成氨反应的热化学方程式：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93 KJ•mol-1
（2）可逆反应N2+3H2?2NH3在恒容密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是②⑤
①单位时间内生成n mo1N2的同时生成3n mol H2
②单位时间内1个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键断裂
③容器中N2、H2、NH3的物质的量为1：3：2
④常温下，混合气体的密度不再改变的状态
⑤常温下，混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
（3）恒温下，往一个2L的密闭容器中充入2.6mol H2和1mol N2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如下表所：
时间/min51015202530
C（NH3）/mol•L-10.080.140.180.200.200.20
5min内，消耗N2的平均反应速率为0.008mol/（L．min）；此条件下该反应的化学平衡常数K=0.1；反应达到平衡后，若往平衡体系中加入H2、N2和NH3各2mol，化学平衡将向逆反应（填“正反应”或“逆反应”）方向移动．
（4）氨是氮肥工业的重要原料．某化肥厂以天然石膏矿（主要成分CaSO4）为原料生产铵态氮肥（NH4）2SO4，（已知Ksp（CaSO4）=7.10×10-5  Ksp（CaCO3）=4.96×10-9）其工艺流程如下：
请写出制备（NH4）2SO4的反应方程式：CaSO4+（NH4）2CO3=（NH4）2SO4+CaCO3↓；并利用有关数据简述上述反应能发生的原因因为Ksp（CaSO4）=7.10×10-5＞Ksp（CaCO3）=4.96×10-9．
19．（1）草酸（H2C2O4，其中H的化合价为+1，O的化合价为-2）能使高锰酸钾溶液褪色，其反应的离子方程式为：
5H2C2O4+2MnO4 -+6H+--2Mn2++10CO2↑+8H2O
①补充并配平上述方程式；
②该反应中的氧化剂是MnO4-，氧化产物是CO2．
③若消耗18g H2C2O4，则该反应转移的电子数目为0.4NA，生成的CO2气体通入到足量的澄清石灰水中，产生的白色沉淀的质量为40gg．
（2）请用双线桥标出下列反应电子转移的方向和数目
10Al+6NaNO3+4NaOH═10NaAlO2+3N2↑+2H2O
（3）反应体系中的物质有：As2S3、HNO3、H3AsO4、S、NO2、H2O．
请将As2S3之外的反应物与生成物分别填入以下空格内．As2S3+□→□+□+□+□

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网