题目内容

某化学探究小组拟用铜片制取Cu(NO3)2,并探究其化学性质.
(一)甲乙两位同学设计了Cu(NO3)2的两种制备方案:
方案一:先把铜粉放在空气中灼烧,再与稀HNO3反应制取硝酸铜.
方案二:铜粉与稀硝酸反应生成Cu(NO3)2.
(1)两个方案相比较,哪个方案更好?
 
,简述理由:
 

(2)欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体,实验操作步骤按顺序分别是
 
、
 
、过滤.
(二)为了探究Cu(NO3)2的热稳定性,探究小组按如图中的装置进行实验.(图中铁架台、铁夹和加热设备均略去)往左试管中放入研细的无水Cu(NO3)2晶体并加热,观察到左试管中有红棕色气体生成,最终残留黑色粉末;用U形管除去红棕色气体,在右试管中收集到无色气体.
(1)红棕色气体是
 
.
(2)探究小组判断Cu(NO3)2的分解属于氧化还原反应,产物除了红棕色气体和黑色固体外,进一步分析、推断,分解产物中一定还含有
 
.
(三)为了探究Cu(NO3)2在酸性条件下跟铁单质的反应.他们取一支试管,加入Cu(NO3)2溶液,滴入适量稀硫酸酸化,再加入一定量铁粉,实验后没有固体残留物质.
该探究小组对反应后溶液中铁元素的价态进行探究,他们设计了实验方案,并进行实验.请按下表格式补充写出实验操作步骤、预期现象与结论.
实验操作步骤预期现象与结论
步骤1:观察样品溶液呈蓝绿色,
 
(填“能”或“不能”)确定产物中铁元素的价态
步骤2:取少量溶液,滴加酸性KMnO4溶液
 
步骤3:
 
若溶液变为红色,说明产物中含+3价的铁元素;若溶液颜色无明显变化,则说明产物中不含+3价的铁元素
考点:性质实验方案的设计,制备实验方案的设计
专题:实验设计题
分析:(一)(1)比较方案的优劣,一般从三个方面考虑:一是原料是否简单易得,二是操作是否简单,三是否环保;写出反应的化学方程式,然后根据反应原理进行判断两个方案的特点;
(2)硝酸铜溶液中,铜离子存在水解平衡,所以不能直接加热蒸发获得硫酸铜晶体,一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法;
(二)(1)根据质量守恒分析该红棕色气体的组成,然后写出其名称;
(2)根据氧化还原反应中化合价变化判断硝酸铜的分解产物;
(三)步骤1:Fe2+的溶液为浅绿色,Fe3+溶液为棕黄色,而该溶液呈蓝绿色,据此进行判断;
步骤2:酸性KMnO4溶液具有氧化性,能够氧化Fe2+,因此若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含+2价的铁元素,否则不含;
步骤3:根据“预期现象与结论”可知该操作是为检验溶液中是否含有+3价的铁元素,据此可知选用的试剂是KSCN溶液.
解答: 解:(一) (1)方案一的反应为:2Cu+O2
  △  
.
 
2CuO,CuO+2HNO3═Cu(NO3)2+H2O,
方案二中反应为:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,
生成等物质的量的硝酸铜,假如为1mol,方案一中消耗2mol硝酸,而方案二中消耗
8
3
mol硝酸,显然方案二中消耗的硝酸原料多,并且产生污染气体NO,所以方案一更合理,
故答案为:方案一;生成等物质的量的硝酸铜,方案二消耗硝酸原料多、产生污染物NO;
(2)由于铜离子在溶液中存在水解平衡,所以从硝酸铜溶液中获得硝酸铜晶体,不能直接蒸发结晶,需要通过蒸发浓缩、冷却结晶,然后过滤的操作方法完成,
故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;
(二) (1)中学常见的红棕色气体有NO2、Br2蒸气,该反应中生成的红棕色气体只能为NO2,
故答案为:NO2 ;
(2)探究小组判断Cu(NO3)2的分解属于氧化还原反应,产物中红棕色气体为NO2,黑色固体为CuO,根据化合价变化,硝酸铜中N元素从+5价变为+4价的NO2,化合价降低被还原,则一定存在化合价升高的元素,该元素只能为O元素,反应中O元素被氧化成氧气,所以分解产物中一定还含有O2,
故答案为:O2 ;
(三) 步骤1:Fe2+在溶液中为浅绿色,Fe3+在溶液中为棕黄色,而该溶液呈蓝绿色,因此不能确定产物中铁元素的价态;
步骤2:酸性KMnO4溶液具有氧化性,能够氧化亚铁离子,若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含+2价的铁元素;
步骤3:为检验溶液中是否含有+3价的铁元素,现象为溶液变为红色,因此用的试剂是KSCN溶液,
故答案为:不能;若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅,则说明产物中含+2价铁元素,若KMnO4溶液不褪色或不变浅,则说明产物中不含+2价铁元素;另取少量溶液,滴加KSCN溶液.
点评:本题考查了制备实验方案的设计与评价、物质性质实验方案的设计,题目难度中等,注意掌握常见元素单质及其化合物性质,明确物质性质实验方案的设计与评价方法,试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力.
练习册系列答案
相关题目
已知:H2S是一种无色具有臭鸡蛋气味的气体,易分解,能溶于水形成二元弱酸.某研究小组为研究H2S的性质进行了如下实验(已知FeS为黑色难溶于水的固体).
(1)制取H2S:
编号操作现象
Ⅰ反应剧烈,试管中的黑色固体逐渐溶解,产生大量的无色具有臭鸡蛋气味的气体.
Ⅱ只有少量的无色臭鸡蛋气味的气体产生,但溶液中却有一定量的淡黄色沉淀产生.
(1)写出实验I中反应的离子方程式
 
.并用沉淀溶解平衡原理解释FeS溶解于盐酸的过程
 
.
该小组同学对实验Ⅱ中产生的现象发生了兴趣,首先设计实验探究沉淀的成分.实验和现象:将实验Ⅱ产生的沉淀进行
 
、洗涤、干燥.将沉淀放在燃烧匙中,伸入广口瓶灼烧.燃烧后向广口瓶中滴加少量品红溶液,振荡.品红溶液褪色,褪色后的溶液加热后又恢复红色.可以推知该淡黄色沉淀为
 
,写出沉淀燃烧产生刺激性气味气体的化学方程式
 
.
(2)探究生成沉淀的原因.
提出假设:①H2S不稳定,分解生成沉淀;②
 
.
实验验证:
编号操作现象
Ⅲ将H2S通入蒸馏水中达到饱和,将该溶液分为两等份.一份静置,另一份在空气中不断振荡.两份溶液在短时间内均未出现明显的浑浊现象.
(3)重新假设并实验验证.
查阅资料:在Na2S溶液中经常含有多硫化钠(Na2Sx),多硫化钠稳定,但在酸的作用下生成不稳定的多硫化氢,多硫化氢分解生成硫.即:Sx2-+2H+═H2Sx     H2Sx═H2S↑+(x-1)S
设计实验验证:
编号操作现象
Ⅳ先通入一定量O2,几乎看不到明显变化;加入足量的盐酸,产生无色具有臭鸡蛋气味的气体,溶液中有大量的淡黄色沉淀产生.
写出Na2S溶液暴露在空气里形成多硫化钠的化学方程式
 
.

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