Question

【題目】同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里用不同的方法分別制取Cu(NO3)2，并在此基礎(chǔ)上探究Cu(NO3)2的化學(xué)性質(zhì)。

(1)甲組同學(xué)直接用銅屑與稀硝酸反應(yīng)制取Cu(NO3)2，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________。

(2)乙組同學(xué)查閱了硝酸銅晶體的溶解度曲線(右圖)，據(jù)此設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案，先將銅粉在空氣中充分灼燒，再將灼燒后的物質(zhì)與適量稀HNO3反應(yīng)，欲從反應(yīng)后的溶液中得到Cu(NO3)2晶體，依次進(jìn)行的操作是：蒸發(fā)濃縮、____________、過(guò)濾、洗滌、干燥。乙組同學(xué)認(rèn)為此方案優(yōu)于甲組的方案，理由之一是__________________________。

(3)丙組同學(xué)用Cu(NO3)2晶體，探究其熱穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)裝置如下所示。(夾持裝置和加熱儀器未畫(huà)出)

①充分加熱Cu(NO3)2晶體一段時(shí)間后，觀察到U形管中氣體變?yōu)榧t棕色，紅棕色氣體是____________。

②集氣瓶最終被水充滿，無(wú)氣體剩余，則晶體分解的生成的氣體還有________。

③欲證明試管中殘留的黑色粉末是CuO[假設(shè)Cu(NO3)2晶體已全部分解]，實(shí)驗(yàn)方案是 _________。

④由該實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是___________________。

Answer 1

【答案】3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O 降溫結(jié)晶 硝酸利用率高，不會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的 NO NO2 O2 取少量黑色粉末于試管中，向其中滴加足量稀硫酸，黑色粉末全部溶解，得到藍(lán)色溶液 Cu(NO3)2 晶體的熱穩(wěn)定性較差

【解析】

(1)銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生Cu(NO3)2、NO、H2O，利用電子守恒、原子守恒，書(shū)寫(xiě)方程式；

(2)根據(jù)Cu(NO3)2的溶解度受溫度的影響變化較大，用結(jié)晶方法獲得晶體；根據(jù)是否會(huì)造成污染及原料利用率分析判斷方案的優(yōu)劣；

(3)①根據(jù)NO是無(wú)色氣體，NO2是紅棕色氣體，可確定Cu(NO3)2分解產(chǎn)生了NO2氣體；

②利用元素化合價(jià)升降總數(shù)等于反應(yīng)過(guò)程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目及最后無(wú)氣體剩余判斷另外一種氣體的成分；

③CuO是堿性氧化物，能溶于稀硫酸產(chǎn)生硫酸銅藍(lán)色溶液；

④加熱后得到紅棕色和黑色固體，說(shuō)明加熱后硝酸銅分解。

(1)銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生Cu(NO3)2、NO、H2O，該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，根據(jù)電子守恒、原子守恒，可得該反應(yīng)的方程式：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O；

(2)根據(jù)Cu(NO3)2的溶解度曲線可知：溫度升高，硝酸鉀溶解度大，溫度低，硝酸鉀溶解度小，溶解度受溫度的影響變化較大，可采用將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥。甲組方案中一部分硝酸變?yōu)榇髿馕廴疚?/span>NO，不僅會(huì)污染環(huán)境，而且會(huì)導(dǎo)致硝酸的利用率降低，而乙組同學(xué)先使Cu與空氣中氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CuO，然后與硝酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生硝酸銅，硝酸全部轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物，不會(huì)產(chǎn)生尾氣，因此此方案優(yōu)于甲組的方案；

(3)①NO是無(wú)色氣體、二氧化氮是紅棕色氣體，則得到的紅棕色氣體是NO2；

②Cu(NO3)2受熱分解產(chǎn)生了NO2，N元素化合價(jià)由反應(yīng)前Cu(NO3)2的+5價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后NO2的+4價(jià)，化合價(jià)降低，獲得電子，Cu元素在氧化性環(huán)境中不可能變?yōu)?/span>Cu單質(zhì)，則根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，必然有另一種元素化合價(jià)升高，根據(jù)鹽的組成可知只能是Cu(NO3)2中-2價(jià)的O變?yōu)閱钨|(zhì)O2，由于最后氣體無(wú)剩余，說(shuō)明n(NO2)：n(O2)=4：1，故晶體分解的生成的氣體還有O2，反應(yīng)的方程式為2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑；

③CuO是堿性氧化物，能溶于稀硫酸生成藍(lán)色的硫酸銅溶液，取少量黑色粉末于試管中，向其中滴加足量稀硫酸，若看到黑色固體粉末全部溶解，得到藍(lán)色溶液，就證明固體為CuO；

④加熱后得到紅棕色和黑色固體，說(shuō)明加熱后硝酸銅分解，由此得出Cu(NO3)2晶體的熱穩(wěn)定性較差。