Question

【題目】硝酸是一種強氧化性、腐蝕性的強酸，其還原產(chǎn)物因硝酸濃度的不同而有變化，從總體上說，硝酸濃度越高，平均每分子硝酸得到的電子數(shù)越少，濃硝酸的還原產(chǎn)物主要為NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物主要為NO。實驗室中，常用Cu與濃HNO3反應(yīng)制取NO2，用Cu與稀HNO3反應(yīng)制取NO。

（1）請寫出實驗室中用Cu與濃HNO3反應(yīng)制取NO2的化學(xué)方程式：_____________。

（2）該反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是__________，1 mol氧化劑_________(填“得到”或“失去”)_______ mol電子。

（3）48.0 g Cu與適量的濃HNO3反應(yīng)，銅全部作用后，共收集到22.4 L氣體(標準狀況下)，反應(yīng)中消耗HNO3的物質(zhì)的量可能是（ ）

A．1.5 mol B．2.0 mol C．2.5 mol D．3.0 mol

（4）實際上硝酸不僅可被還原為NO2或NO，濃度更稀時硝酸還可以被還原為N2O、N2、NH4NO3等。請將3種物質(zhì)： FeSO4、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3分別填入下面對應(yīng)的橫線上，組成一個未配平的化學(xué)方程式。

HNO3 ＋ ______ ______ ＋ ______ ＋ N2O↑ ＋ H2O

并寫出配平后的離子方程式：_________________________。

（5）硝酸的還原產(chǎn)物NO、NO2、N2O等對環(huán)境均有副作用，為了可持續(xù)發(fā)展，當(dāng)今社會提出的一個新概念——“綠色化學(xué)”，它要求從經(jīng)濟、環(huán)保和技術(shù)上設(shè)計可行的化學(xué)反應(yīng)，則下列由單質(zhì)銅制取硝酸銅的方法可行且符合“綠色化學(xué)”的是（ ）

A．Cu Cu(NO3)2

B．Cu CuOCu(NO3)2

C．Cu CuOCu(OH)2 Cu(NO3)2

D．CuCuSO4 Cu(NO3)2

Answer 1

【答案】（1）Cu＋4HNO3(濃) ＝ Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；（2）Cu；得到， 1 ；（3）C ；

（4）HNO3＋FeSO4 → Fe(NO3)3＋Fe2(SO4)3＋N2O↑＋H2O 8Fe2＋＋2NO3－＋10H＋ ＝ 8Fe3＋＋N2O↑＋5H2O

（5）B

【解析】

試題分析：（1）Cu與濃HNO3反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，化學(xué)方程式為：Cu＋4HNO3(濃) ＝ Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；（2）該反應(yīng)中銅元素的化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，硝酸中氮元素的化合價由+5價降為+4，作氧化劑，1 mol氧化劑得到1mol電子；（3）銅和硝酸反應(yīng)，隨著濃度的減少，硝酸的還原產(chǎn)物的價態(tài)越低，銅和濃硝酸反應(yīng)生成NO2，而與稀硝酸反應(yīng)時則生成NO，故生成的氣體有NO2和NO，則n（NO2）+n（NO）=1mol，即被還原的硝酸的物質(zhì)的量為1mol，48.0 g Cu的物質(zhì)的量為0.75mol，則生成n（Cu（NO3）2）=0.75mol，可知表現(xiàn)酸性的硝酸的物質(zhì)的量為0.75mol×2=1.5mol，則：參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為：1mol+1.5mol=2.5mol，選C。（4）所給的物質(zhì)中，HNO3中氮元素化合價位于最高價，具有氧化性，對應(yīng)還原產(chǎn)物為N2O，能將還原性的FeSO4氧化為Fe2（SO4）3 、Fe（NO3）3，故發(fā)生的反應(yīng)為HNO3＋FeSO4 → Fe(NO3)3＋Fe2(SO4)3＋N2O↑＋H2O；根據(jù)離子方程式的書寫原則及氧化還原方程式配平原則寫出配平后的離子方程式：8Fe2＋＋2NO3－＋10H＋ ＝ 8Fe3＋＋N2O↑＋5H2O ；（5） A、銅與硝酸反應(yīng)會產(chǎn)生一氧化氮、二氧化氮等大氣污染物，錯誤；B、該途徑符合綠色化學(xué)原理，正確；C、該流程中氧化銅與水不反應(yīng)，不能制得硝酸銅，錯誤；D、該途徑中銅與稀硫酸不反應(yīng)，不能制得硫酸銅；銅與濃硫酸反應(yīng)會產(chǎn)生二氧化硫氣體，污染大氣，錯誤，選B。