Question

某化學(xué)小組用廢導(dǎo)線拆解的銅絲制取Cu（NO₃）₂，并對其化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行探究．
（1）他們選擇的方法是：把銅絲絞碎、放在空氣中灼燒，再加入稀HNO₃反應(yīng)制取硝酸銅；而沒有選擇直接用銅屑與HNO₃反應(yīng)來制取硝酸銅的原因是：

 

．
（2）小組用下圖所示裝置（夾持和加熱裝置均已略去），進(jìn)行了Cu（NO₃）₂熱穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)探究．

取少許無水Cu（NO₃）₂晶體放入試管A、并加熱，觀察到試管A中有紅棕色氣體生成，經(jīng)U型管變?yōu)闊o色，收集于試管B中，待試管B中液面不再變化時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)；試管A中殘留有黑色粉末．
①寫出Cu（NO₃）₂受熱分解的化學(xué)方程式：

 

．
②當(dāng)取出冰鹽浴中U型管時(shí)，U型管內(nèi)氣體顏色又逐漸變?yōu)榧t棕色，用必要文字和化學(xué)用語說明發(fā)生這一現(xiàn)象的原因：

 

．
（3）在盛有Cu（NO₃）₂溶液的試管中滴入稀硫酸酸化，再加入鐵粉，充分反應(yīng)后沒有固體殘留存在．
①小組推測，反應(yīng)中可能大量存在的陽離子組合有

 

種；
②小組對反應(yīng)后溶液中可能大量存在的陽離子組進(jìn)行了下述實(shí)驗(yàn)鑒定，結(jié)論是

 

．

實(shí) 驗(yàn) 操 作 步 驟	現(xiàn) 象
步驟1：觀察溶液．	溶液呈暗藍(lán)色
步驟2：取少量稀釋后溶液，滴加酸性KMnO4溶液．	紫色不消失
步驟3：取少量稀釋后溶液，滴加KSCN溶液．	變紅色

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）比較方案的優(yōu)劣，一般從三個(gè)方面考慮：一是原料是否簡單易得，二是操作是否簡單，三是否環(huán)保；寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后根據(jù)反應(yīng)原理進(jìn)行判斷；
（2）①根據(jù)信息Cu（NO₃）₂受熱分解生成氧化銅、二氧化氮和氧氣；
②A中有紅棕色氣體生成即NO₂，經(jīng)U型管變?yōu)闊o色，結(jié)合2NO₂（紅棕色）  N₂O₄（無色）△H＜0，說明二氧化氮在低溫時(shí)向正方向移動轉(zhuǎn)化成四氧化二氮，取出U型管后，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO₂濃度變大，又變紅色；
（3）①盛有Cu（NO₃）₂溶液的試管中滴入稀硫酸酸化，再加入鐵粉，當(dāng)鐵很少時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，則溶液中的陽離子組合為三價(jià)鐵、二價(jià)銅、還有氫離子；當(dāng)鐵再多一些，將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，則則溶液中的陽離子組合為二價(jià)鐵、二價(jià)銅、還有氫離子；
②步驟1：Fe²⁺的溶液為淺綠色，F(xiàn)e³⁺溶液為棕黃色，Cu²⁺溶液為藍(lán)色，而該溶液呈暗藍(lán)色，據(jù)此進(jìn)行判斷；
步驟2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能夠氧化Fe²⁺，因?yàn)樽仙�不消失，則不含二價(jià)鐵；
步驟3：取少量稀釋后溶液，滴加KSCN溶液變紅色，據(jù)此可知含三價(jià)鐵．

解答： 解：（1）把銅絲絞碎、放在空氣中灼燒，再加入稀HNO₃反應(yīng)制取硝酸銅的反應(yīng)為：2Cu+O₂

△   .

2CuO，CuO+2HNO₃═Cu（NO₃）₂+H₂O，
用銅屑與HNO₃反應(yīng)來制取硝酸銅反應(yīng)為：3Cu+8HNO₃（�。┄T3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，
生成等物質(zhì)的量的硝酸銅，假如為1mol，前者消耗2mol硝酸，而后者消耗

8

3

mol硝酸，顯然后者消耗的硝酸原料多，并且產(chǎn)生污染氣體NO，
故答案為：生成等量硝酸銅，消耗硝酸前者少后者多，前者不產(chǎn)生污染物，后者產(chǎn)生污染物；
（2）①根據(jù)信息Cu（NO₃）₂受熱分解生成氧化銅、二氧化氮和氧氣，方程式為Cu（NO₃）₂═2CuO+4NO₂↑+O₂↑，故答案為：Cu（NO₃）₂═2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
②A中有紅棕色氣體生成即NO₂，經(jīng)U型管變?yōu)闊o色，結(jié)合2NO₂（紅棕色）  N₂O₄（無色）△H＜0，說明二氧化氮在低溫時(shí)向正方向移動轉(zhuǎn)化成四氧化二氮，取出U型管后，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO₂濃度變大，又變紅色，
故答案為：U型管內(nèi)存在2NO₂（紅棕色）  N₂O₄（無色）△H＜0，取出U型管后，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，NO₂濃度變大；
（3）①盛有Cu（NO₃）₂溶液的試管中滴入稀硫酸酸化，再加入鐵粉，當(dāng)鐵很少時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O，則溶液中的陽離子組合為三價(jià)鐵、二價(jià)銅、還有氫離子；當(dāng)鐵再多一些，將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，則則溶液中的陽離子組合為二價(jià)鐵、二價(jià)銅、還有氫離子，故答案為：2；
②步驟1：Fe²⁺的溶液為淺綠色，F(xiàn)e³⁺溶液為棕黃色，Cu²⁺溶液為藍(lán)色，而該溶液呈暗藍(lán)色，據(jù)此肯定含銅離子；
步驟2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能夠氧化Fe²⁺，因?yàn)樽仙�不消失，則不含二價(jià)鐵；
步驟3：取少量稀釋后溶液，滴加KSCN溶液變紅色，據(jù)此可知含三價(jià)鐵，綜合所以含Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺，故答案為：Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺．

點(diǎn)評：本題考查了制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)、物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，注意掌握常見元素單質(zhì)及其化合物性質(zhì)，明確物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力．