题目内容
工业上用铜和硝酸为原料制取硝酸铜生产中，先把铜屑在空气中灼烧生成氧化铜，再以等体积水稀释浓硝酸后与氧化铜反应得硝酸铜，试回答：（1）为什么不用铜直接和浓硝酸反应?
（2）浓硝酸用等体积水稀释目的是什么?
（3）实际操作中使用过量的氧化铜中含有少量杂质铁，该反应要保温，以过热水蒸气加热，经过再结晶以制得纯净的硝酸铜，为什么要保温并通过热水蒸气?
（4）反应后尾气的污染应怎样处理?
解析：
| （1）Cu与浓HNO3反应，生成大量污染环境的NO2，Cu＋4HNO3（浓）══Cu（NO3）2＋2H2O＋2NO2↑，而且从反应看，HNO3只利用了50％，同时浓HNO3又严重地腐蚀设备。
（2）利用过量的CuO和稀HNO3反应，可以提高HNO3的利用率。 （3）Cu中常含有Fe杂质，当氧化后过量的CuO和稀HNO3反应在加热条件下进行，既可降低H＋的浓度，又可促进Fe3＋的水解而析出沉淀Fe（OH）3，再经过滤除去。 （4）由于CuO中含有少量的Cu，与稀HNO3反应会有NO生成，所以尾气经氧化后被NaOH吸收，既消除污染，又可制得NaNO3。
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（1）实验过程中，一定能观察到的现象有：（所需空白数可根据需要增减）（10分）某工业废水中仅含下表离子中的5种，且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1mol/L。
| 阳离子 | K+ Cu2+ Fe3+ Al3+ Fe2+ |
| 阴离子 | Cl- CO32- NO3- SO42- SiO32- |
欲探究废水的组成，进行如下实验：
Ⅰ．用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰（透过蓝色钴玻璃观察）。
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化。
Ⅲ．另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变。
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。
请推断：
（1）仅由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是 （写离子符号）。
（2）将Ⅲ中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学方程式为：
___________________________________
（3）原溶液中所含阳离子是 ，阴离子是 。（写离子符号）
【解析】I中说明没有K+，Ⅱ中说明没有Fe3+。无色气体遇空气变成红棕色，说明该无色气体是NO，即加入盐酸后发生了氧化还原反应，而所给离子中只有亚铁离子可以被硝酸氧化，因此一定含有亚铁离子和NO3－。又因为溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变，所以溶液中不能含有CO32－和SiO32－。Ⅳ说明含有SO42－，因为浓度均是0.1mol/L，且只有5种离子，所以若铜离子和铝离子同时存在，则不能满足溶液呈电中性，所以二者只能含有一种，因此氯离子必须存在。根据离子的浓度大小可以判断，铜离子存在，铝离子不能存在。
（10分）某工业废水中仅含下表离子中的5种，且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1mol/L。
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阳离子 |
K+ Cu2+ Fe3+ Al3+ Fe2+ |
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阴离子 |
Cl- CO32- NO3- SO42- SiO32- |
欲探究废水的组成，进行如下实验：
Ⅰ．用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰（透过蓝色钴玻璃观察）。
Ⅱ．取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化。
Ⅲ．另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变。
Ⅳ． 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。
请推断：
（1）仅由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是 （写离子符号）。
（2）将Ⅲ中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学方程式为：
___________________________________
（3）原溶液中所含阳离子是 ，阴离子是 。（写离子符号）
【解析】I中说明没有K+，Ⅱ中说明没有Fe3+。无色气体遇空气变成红棕色，说明该无色气体是NO，即加入盐酸后发生了氧化还原反应，而所给离子中只有亚铁离子可以被硝酸氧化，因此一定含有亚铁离子和NO3－。又因为溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变，所以溶液中不能含有CO32－和SiO32－。Ⅳ说明含有SO42－，因为浓度均是0.1mol/L，且只有5种离子，所以若铜离子和铝离子同时存在，则不能满足溶液呈电中性，所以二者只能含有一种，因此氯离子必须存在。根据离子的浓度大小可以判断，铜离子存在，铝离子不能存在。