Question

【題目】銅是生命必要的元素，也是人類最早使用的金屬之一，西漢時(shí)期《淮南萬(wàn)畢術(shù)》里就有“曾青得鐵，則化為銅”的記載，曾青可能是碳酸銅一類物質(zhì)，把其溶于酸中得溶液，當(dāng)把鐵粉投入此溶液即可得銅。

(1)根據(jù)學(xué)過(guò)的化學(xué)知識(shí)，寫出該過(guò)程的離子方程式：________。

(2)在化學(xué)反應(yīng)中，銅元素可表現(xiàn)為0、＋1、＋2。Cu2+ 的未成對(duì)電子數(shù)有______個(gè),向硫酸銅溶液中加入過(guò)量的氨水可以得到 [Cu(NH3)4]SO4 溶液，[Cu(NH3)4]2+的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為___。

(3)向[Cu(NH3)4]SO4 水溶液中通入SO2 氣體至溶液呈微酸性，析出白色沉淀CuNH4SO3。反應(yīng)化學(xué)方程式為 _____________。

(4)CuNH4SO3 與足量的硫酸混合并微熱，得到金屬Cu等物質(zhì)，本法制得的Cu呈超細(xì)粉末狀，有重要用途，寫出該反應(yīng)的離子方程式________，若該反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行，且酸量充足，計(jì)算反應(yīng)物中Cu元素變成超細(xì)粉末Cu的轉(zhuǎn)化率_______，理由是__________。

Answer 1

【答案】CuCO3＋2H＋===Cu2＋＋CO2↑＋H2O Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu12[Cu(NH3)4]SO4 +3SO2 +4H2O=2CuNH4SO3↓+3(NH4)2SO42CuNH4SO3 +4H+=Cu2＋＋Cu +2SO2↑ ＋2H2O＋2NH4+100％在密閉容器中，生成的SO2將Cu2＋還原為Cu，Cu+再歧化，循環(huán)往復(fù)，因?yàn)镾O2 循環(huán)使用直到所有的Cu2＋成為Cu

【解析】

(1)碳酸銅與酸反應(yīng)生成銅鹽、二氧化碳和水，銅鹽與鐵粉反應(yīng)生成亞鐵鹽和銅，該過(guò)程的離子方程式：CuCO3＋2H＋=Cu2＋＋CO2↑＋H2O、 Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu；（2）銅的價(jià)電子排布是3d104s1，這是因?yàn)?d軌道全充滿的原因，而失電子時(shí)從4s開始，失兩個(gè)電子，變成3d9，3d共有5個(gè)軌道，8個(gè)電子成4對(duì)，只有1個(gè)未成對(duì)；[Cu(NH3)4]2+的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為；(3)向[Cu(NH3)4]SO4 水溶液中通入SO2 氣體至溶液呈微酸性，微酸性是生成的硫酸銨水解呈酸性，析出白色沉淀CuNH4SO3。反應(yīng)化學(xué)方程式為2[Cu(NH3)4]SO4 +3SO2 +4H2O=2CuNH4SO3↓+3(NH4)2SO4；(4)CuNH4SO3 與足量的硫酸混合并微熱，得到金屬Cu等物質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為2CuNH4SO3 +4H+=Cu2＋＋Cu +2SO2↑ ＋2H2O＋2NH4+，若該反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行，且酸量充足，反應(yīng)物中Cu元素變成超細(xì)粉末Cu的轉(zhuǎn)化率為100%，理由是在密閉容器中，生成的SO2將Cu2＋還原為Cu，Cu+再歧化，循環(huán)往復(fù)，因?yàn)镾O2 循環(huán)使用直到所有的Cu2＋成為Cu。