Question

17．硫酸和硝酸都是重要的化工原料，也是化学实验室里必备的重要试剂．请回答下列问题：
（1）根据下列化学反应和事实，说明利用了浓硫酸的什么性质，填在各小题的横线上（选用合适的字母填空）．
A．高沸点、低挥发性　B．酸性（或强酸性）  C．吸水性　D．脱水性　E．强氧化性
①浓硫酸干燥H₂、O₂、Cl₂、HCl和SO₂等气体C．
②胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末C．
③用蘸有浓硫酸的玻璃棒在白纸上能写出黑色的字D．
④铜片与浓硫酸加热条件下反应BE．
（2）硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料，工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜．下列制备方法从减少有害气体排放角度考虑最合适的是C（选用合适的字母填空）．
浓硝酸
A．Cu$\stackrel{稀硝酸}{→}$Cu（NO₃）₂    B．Cu $\stackrel{稀硝酸}{→}$ Cu（NO₃）₂  C．Cu$→_{△}^{空气}$CuO$\stackrel{稀硝酸}{→}$Cu（NO₃）₂
用以上三种制备方法分别制备37.6t硝酸铜，若硝酸都是足量的，则以上三种制备方法中消耗硝酸溶质物质的量最多的是B（选用合适的字母填空）；以上三种制备方法中消耗硝酸溶质物质的量最少的是C（选用合适的字母填空）．

Answer 1

分析 （1）①浓硫酸具有吸水性，可用作干燥剂；
②浓硫酸使蓝色胆矾晶体（CuSO₄•5H₂O）变白色体现了浓硫酸的吸水性；
③浓硫酸具有脱水性使试纸变黑；
④浓硫酸和铜在加热条件下反应，体现浓硫酸的酸性和强氧化性；
（2）制取硝酸铜有关反应为：①Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；②3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；③2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+2HNO₃（稀）=Cu（NO₃）₂+H₂O从以上三组反应可以看出：生成相同质量的Cu（NO₃）₂，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量（或物质的量）不相同，途径①消耗HNO₃最多，途径②次之，途径③消耗HNO₃最少，通过比较可以看出，生产Cu（NO₃）₂，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO₃的利用率，据此即可解答．
A．稀硝酸与铜反应生成污染性气体NO；
B．浓硝酸与铜反应生成污染性气体NO₂；
C．铜与氧气反应生成CuO，与硝酸反应消耗硝酸最少，且没有生成污染性气体；

解答 解：（1）①浓硫酸干燥H₂、O₂、Cl₂等气体，利用了浓硫酸的吸水性，
故答案为：C；
②胆矾放在盛浓硫酸的干燥器中变成白色粉末，利用浓硫酸的吸水性，
故答案为：C；
③变黑是把氢元素原子和氧元素原子按照2：1脱去剩余碳，利用了浓硫酸具有脱水性，
故答案为：D；
④热的浓硫酸与铜片反应说词硫酸铜、二氧化硫和水，利用了浓硫酸的酸性和强氧化性，
故答案为：BE；
（2）A．3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，NO有毒会污染环境，所以不符合条件，故A不选；
B．Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，二氧化氮有毒而污染环境，所以不符合条件，故B不选；
C.2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO、CuO+2HNO₃=Cu（NO₃）₂+H₂O，该反应中没有有毒气体生成，且能节约硝酸，所以符合条件，故C选，
方案中节约原料，则反应需步骤简单，消耗原料较少，为防止污染环境，应尽量少产生或不产生污染性气体．
①铜与稀硝酸反应，3Cu+8HNO₃（稀）=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，制备1molCu（NO₃）₂，需要$\frac{8}{3}$molHNO₃，生成$\frac{2}{3}$mol有毒的NO气体；
②铜与浓硝酸反应Cu+4HNO₃（浓）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，制备1molCu（NO₃）₂，需要4molHNO₃，生成的2molNO₂气体有毒，是污染性的气体；
③铜与氧气反应生成CuO，2Cu+O₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，氧化铜和硝酸反应生成硝酸铜和水，制备1molCu（NO₃）₂，需要2molHNO₃，且没有生成污染性气体；
则以上三种制备方法中消耗硝酸溶质物质的量最多的是B，以上三种制备方法中消耗硝酸溶质物质的量最少的是C，
故答案为：C；B；C．

点评 本题考查了浓硫酸性质的分析判断，主要是物质性质的分析应用，现象实质的理解，题目较简单．本题以硝酸铜制备考查实验方案评价，为高频考点，明确反应条件、反应物的量、反应生成物的性质即可解答，要注意结合节约、环保理念分析解答，题目难度不大．