Question

【題目】硝酸銅是制備Cu-Zn-Al系催化劑的重要原料，某興趣小組對(duì)它開展了以下研究。

（1）、硝酸銅的制備研究

該小組同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)有三種設(shè)計(jì)方案可供選用：

①Cu與稀硝酸反應(yīng)制取：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

②Cu與濃硝酸反應(yīng)制取：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

③通氧氣于銅屑與稀硝酸的體系中制�。�2Cu+4HNO3+O2=2Cu(NO3)2+2H2O

甲同學(xué)認(rèn)為三種方案的反應(yīng)都可以在鐵制容器中進(jìn)行，乙同學(xué)認(rèn)為 （填“可行”“不

可行”），理由是（用一個(gè)化學(xué)方程式表示） 。從環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，制取大量的硝酸銅最宜采用以上方法 ，理由是 ， 。

（2）、硝酸銅的性質(zhì)研究

硝酸銅為藍(lán)色固體，溶于水可得藍(lán)色溶液。該小組同學(xué)用下圖裝置加熱硝酸銅，發(fā)現(xiàn)固體由藍(lán)色逐漸變黑，同時(shí)產(chǎn)生紅棕色有刺激性氣味的氣體，帶火星的木條復(fù)燃。

【提出問題】硝酸銅在加熱條件下到底發(fā)生了怎樣的反應(yīng)？

【查閱資料】

① 氧化銅和稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：

② 含氮化合物中，只有NO2是紅棕色、有刺激性氣味的氣體。

③ NO2有助燃性，能使帶火星的木條復(fù)燃

【猜想假設(shè)】

Cu(NO3)2受熱分解除了生成 ，還可能生成了CuO和O2。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

步驟II是同學(xué)們查閱了新的資料后設(shè)計(jì)完成的。該資料是關(guān)于NO2 方面的性質(zhì)信息。

【獲得結(jié)論】 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Cu(NO3)2受熱分解的化學(xué)方程式為 。該小組同學(xué)取10 g的硝酸銅加熱一段時(shí)間后，測(cè)得剩余固體的質(zhì)量為4.6g，則硝酸銅的分解率為 ？（分解率為已分解的硝酸銅占原硝酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，寫出計(jì)算過程）

【反思與評(píng)價(jià)】

已知相同狀況下，氣體的體積比等于其分子個(gè)數(shù)比。據(jù)此，同學(xué)們認(rèn)為，即使沒有資料③，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論和“加熱硝酸銅產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也能推出NO2可能具有助燃性。理由是 。

Answer 1

【答案】（1）不可行 Fe＋Cu(NO3)2===Cu＋Fe(NO3)2 方案①②產(chǎn)生污染空氣的有害氣體 方案⑶的硝酸利用率高 （2）【猜想假設(shè)】：CuO 【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】：向?yàn)V渣中加入中足量稀硫酸 帶火星的木條復(fù)燃 NO2的沸點(diǎn)（或低溫下NO2能否反應(yīng)生成液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)）

【獲得結(jié)論】：2Cu(NO3)2 === 2CuO＋4NO2↑＋O2↑ 92%

【反思與評(píng)價(jià)】：硝酸銅分解生成的氣體中NO2與O2的體積比為4：1，O2所占的體積分?jǐn)?shù)與空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)相同，分解生成氣體能使帶火星的木條復(fù)燃而空氣不能，說明NO2有助燃性。

【解析】

試題分析：①Cu與稀硝酸反應(yīng)制�。�3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

②Cu與濃硝酸反應(yīng)制取：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

③通氧氣于銅屑與稀硝酸的體系中制�。�2Cu+4HNO3+O2=2Cu(NO3)2+2H2O

甲同學(xué)認(rèn)為三種方案的反應(yīng)都可以在鐵制容器中進(jìn)行，乙同學(xué)認(rèn)為不可行，理由是 Fe＋Cu(NO3)2===Cu＋Fe(NO3)2。從環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益角度考慮，制取大量的硝酸銅最宜采用以上方法方案③，理由是方案①②產(chǎn)生污染空氣的有害氣體 方案⑶的硝酸利用率高；Cu(NO3)2受熱分解除了生成氧化銅，還可能生成了CuO和O2。將反應(yīng)后試管中的固體加水充分溶解，過濾，稀硫酸，加熱，固體物質(zhì)完全溶解，且溶液變?yōu)樗{(lán)色，步驟II是同學(xué)們查閱了新的資料后設(shè)計(jì)完成的。該資料是關(guān)于 NO2的沸點(diǎn)（或低溫下NO2能否反應(yīng)生成液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)）方面的性質(zhì)信息�！精@得結(jié)論】 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Cu(NO3)2受熱分解的化學(xué)方程式為

。

解：設(shè)反應(yīng)的硝酸銅的質(zhì)量為x

固體減重

376 160 216

X 10g-4.6g

列比例式得：376：X=216：（10克-4.6克）解得 X＝9.2g

分解率為：9.2g/10g×100%＝92%