题目内容
铜及其化合物在生产生活中有广泛应用,铜在化合物中的常见化合价有+l、+2。已知Cu2O与稀硫酸反应,溶液呈蓝色。
(1)工业上可用Cu2S+O22Cu+SO2反应制取粗铜,当有32gCu2S消耗时,电子转移数目是 。
(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中,温度控制在50℃,加入H2O2,反应一段时间后,升温到60℃,再反应一段时间后可制得硫酸铜,温度控制在50℃-60℃的两个原因除了加快反应速率外,还有 。在CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液加热,生成CuCl沉淀,写出生成CuCl的离子方程式 。
(3)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时,发现铜片表面有黑色固体生成。
①甲同学猜想:黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO, 其猜想可用化学方程式表示为:
Cu + H2SO4
②乙同学认为:黑色固体除CuO外还可能含有Cu2S和CuS.其理由可能是 (填字母)
a.Cu2S和CuS都是黑色的
b.铜与浓硫酸在加热条件下反应,还可能放出O2
c.浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂,Cu的化合价上升与S的化合价下降有多种可能
(4)现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中,加入1 L 0.6 mol/L HNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到2240 mL NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式 。若将上述混合物用足量的H2加热还原,所得到固体的质量为 g。若混合物中含0.1 mol Cu,将该混合物与稀硫酸充分反应,至少消耗H2SO4的物质的量为 。
(1)1.2NA (1分)
(2)同时防止H2O2分解(1分)
Cu2++2Cl-+SO32-+H2O CuCl↓+ SO42-+2H+(2分)
(3)①CuO+SO2↑+H2O (1分) ②ac(2分)
(4)3 Cu2O +14 H+ + 2 NO3- = 6 Cu2+ + 2 NO↑ + 7 H2O (2分)
16(2分) 0.1 mol(2分)
【解析】
试题分析:(1)化合价升高的反应为-2价的S升高至+4价,所以32gCu2S反应电子转移数目为:32g÷160g/mol×6NAmol-1=1.2NA 。
(2)因为H2O2在较高温度时更容易分解,所以温度控制在50℃-60℃,可以防止H2O2分解;根据氧化还原原理,Cu2+把SO32‾氧化为SO42‾,根据原子守恒,反应物除Cu2+、Cl‾、SO32‾外,还有H2O,产物还有H+,配平可得离子方程式。
(3)①浓硫酸把铜氧化为CuO,本身被还原为SO2,同时生成水。
②从物质的颜色判断:Cu2S和CuS的颜色也是黑色的,故a项正确;Cu单质可被氧化为+2价或+1价铜,浓硫酸中的S元素也可被还原为多种低价态,故c项正确。
(4)稀硝酸可把+1价Cu氧化为+2价Cu,同时被还原为NO,根据氧化还原规律可写成离子方程式;HNO3的总量为0.6mol,作为氧化剂反应的HNO3被还原为NO,其物质的量为:2.24L÷22.L/mol=0.1mol,那么起到酸性作用的HNO3为:0.6mol-0.1mol=0.5mol,这部分HNO3转化为了Cu(NO3)2,根据元素守恒可知,原化合物中Cu元素的物质的量与起到酸性作用的HNO3的物质的量之比为1:2,H2还原最终得到Cu为:0.5mol÷2×64g/mol=16g;若混合物中含0.1 mol Cu,根据氧化还原反应电子得失总数相等可得:2×0.1mol+2×n(Cu2O)=3×0.1mol,n(Cu2O)=0.05mol,根据题目所给信息Cu2O与稀硫酸反应,溶液呈蓝色,说明生成了Cu2+,离子方程式为:Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O, 则0.05mol Cu2O完全反应需要H2SO40.05mol n(CuO)=0.25mol-0.1mol-2×0.05mol=0.05mol,0.05molCuO 完全反应需要H2SO40.05mol,所以共消耗H2SO4的物质的量为0.1mol。
考点:本题考查电子转移数目的计算、化学方程式和离子方程式的书写、反应条件的分析以及化学计算。