Question

3．某同學在學習硝酸與硫酸時，對兩種酸與銅的反應(yīng)情況進行研究，試完成下列各題．
（1）在甲、乙兩個燒杯中，分別裝入 40mL 濃度均為 2mol•L-1的稀硫酸和稀硝酸，并向其中各加入 4g 束狀銅絲，觀察現(xiàn)象，試完成下列實驗報告：

實驗示意圖	實驗現(xiàn)象	解釋
甲：	無明顯現(xiàn)象	稀硫酸只能表現(xiàn)酸的氧化性，而銅排在金屬活動順序表氫之后，不能將氫置換出來．
乙：	銅絲逐漸溶解，銅絲表面有氣泡產(chǎn)生，溶液顏色變藍	稀硝酸是氧化性的酸，能與銅發(fā)生反應(yīng)：3Cu+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

（2）充分反應(yīng)后，將甲、乙燒杯混合，再使之充分反應(yīng)，最終所得溶液溶質(zhì)為CuSO₄、Cu（NO₃）₂，剩余固體總質(zhì)量為2.24 g
（3）若甲中硫酸溶液體積 V（V＞40mL）可變，其余數(shù)據(jù)不變，則：
①當甲、乙燒杯混合充分反應(yīng)后，溶液中只有一種溶質(zhì)時，V=60mL
②能否通過硫酸溶液體積的改變，使銅絲在甲、乙燒杯混合充分反應(yīng)后完全溶解？試寫出推理過程否．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)銅為不活潑金屬，不能與稀硫酸反應(yīng)來分析；因為硝酸具有強氧化性，所以銅在常溫下可以與稀硝酸反應(yīng)；
（2）計算出硝酸、硫酸的物質(zhì)的量，分別計算出離子、硝酸根離子的物質(zhì)的量，然后結(jié)合反3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O應(yīng)進行判斷過量情況，最后計算出反應(yīng)后剩余銅的質(zhì)量；
（3）①若溶液中溶質(zhì)只有一種，則該溶質(zhì)應(yīng)該是硫酸銅，根據(jù)離子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O計算出需要氫離子的物質(zhì)的量，從而得出需要硫酸提供的氫離子的物質(zhì)的量，據(jù)此可知硫酸的物質(zhì)的量，然后根據(jù)V=$\frac{n}{c}$計算出需要硫酸溶液的體積；
②乙燒杯的中的NO₃^-共有：40mL×10^-3L/mL×2mol/L=0.08mol，據(jù)離子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O計算出最多溶解的銅的質(zhì)量，然后判斷溶解的銅的最大質(zhì)量是否≥8g．

解答 解：（1）甲：由于稀硫酸只能表現(xiàn)酸的氧化性，而銅排在金屬活動順序表氫之后，所以不能將氫置換出來；乙：由于硝酸是氧化性酸，能氧化金屬銅，因此實驗現(xiàn)象是銅絲逐漸溶解，銅絲表面有氣泡產(chǎn)生，溶液顏色變藍，
故答案為：

實驗示意圖	實驗現(xiàn)象	解釋
甲：		稀硫酸只能表現(xiàn)酸的氧化性，而銅排在金屬活動順序表氫之后，不能將氫置換出來
乙：	銅絲逐漸溶解，銅絲表面有氣泡產(chǎn)生，溶液顏色變藍

（2）硝酸和硫酸的物質(zhì)的量都為：0.04L×2mol/L=0.08mol，其中NO₃^-的物質(zhì)的量是0.08mol，氫離子的物質(zhì)的量是0.24mol，根據(jù)方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知氫離子不足，NO₃^-過量，所以能溶解銅的質(zhì)量為：$\frac{3}{8}$×0.24mol×64g/mol=5.76g＜8g，所以銅過量，剩余銅的質(zhì)量為：8g-5.76g=2.24g，溶液中最終所得溶液溶質(zhì)為：CuSO₄、Cu（NO₃）₂，
故答案為：CuSO₄、Cu（NO₃）₂；2.24；
（3））①若溶液中溶質(zhì)只有一種，則該溶質(zhì)應(yīng)該是硫酸銅，根據(jù)離子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，需要氫離子的物質(zhì)的量是0.08mol×4=0.032mol，其中硫酸提供的氫離子為：0.032mol-0.08mol=0.24mol，所以硫酸的物質(zhì)的量為：$\frac{0.24mol}{2}$=0.12mol，則硫酸溶液的體積為：$\frac{0.12mol}{2mol/L}$=0.06L=60ml，
故答案為：60；
②乙燒杯的中的NO₃^-共有：40mL×10^-3L/mL×2mol/L=0.08mol，據(jù)離子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，最多可氧化的Cu的質(zhì)量為：0.08mol×$\frac{3}{2}$×64g/mol=7.68g，溶解的銅的最大質(zhì)量小于兩燒杯中銅絲的總質(zhì)量8g，故無法讓銅溶解完，
故答案為：否．

點評 本題考查了硫酸、硝酸的性質(zhì)及混合物反應(yīng)的計算，題目難度中等，注意掌握硫酸、硝酸的化學性質(zhì)，（3）為難點、易錯點，正確判斷反應(yīng)物過量情況為解答根據(jù)，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學計算、化學實驗?zāi)芰Γ?/p>