Question

11．某化工廠制取硝酸銅有以下兩種途徑：
A．銅與稀硝酸反應，反應了化學方程式：3Cu+8HNO₃（稀）═3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O
生成了一氧化氮在空氣中很容易被氧化成二氧化氮．
B．銅與濃硝酸反應，該反應了化學方程式為：Cu+4HNO₃（濃）═Cu（NO₃）₂+2x↑+2H₂O
（1）試確定X化學式為NO₂，硝酸銅中氮元素化合價為+5價
（2）對比A、B兩個反應可得到的結論是反應物濃度不同，生成物可能不同．
（3）一氧化氮，二氧化氮是大氣污染物，在生產中要盡可能減少排放，判斷：若要制得等質量的硝酸銅，以上的哪種途徑較好？說明理由．（兩條）
（4）根據所學知識，設計制取硝酸銅更合理的途徑為先將銅在空氣中加熱轉化為氧化銅，然后用氧化銅與硝酸反應制得硝酸銅，有關反應化學方程式為：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO，CuO+2HNO₃=Cu（NO₃）₂+H₂O．

Answer 1

分析 根據質量守恒定律：原子的種類和數量不發生變化就可確定物質的化學，根據在化合物中各元素的化合價的代數和為零的原則，可求出某元素的化合價；由于一氧化氮和二氧化氮都是有毒氣體，因此直接用金屬銅和硝酸反應來制取硝酸銅不是理想的選擇．

解答 解：（1）根據質量守恒定律，反應前后原子種類和個數都不變，由方程式知反應物中含有的原子種類及原子個數為Cu，1；H，4；N，4；O，12；已知生成物中含有的原子種類及原子個數為Cu，1；H，4；N，2；O，8；比較分析可知X中含有N和O元素，其原子個數分別為2和4，故X的化學式為NO₂．；根據在化合物中元素的化合價的代數和為0，可設氮元素的化合價為x，則+2+（x-2×3）×2=0，則x=+5，故答案為：NO₂，+5價
（2）由于稀硝酸得到是一氧化氮，而濃硝酸生成的是二氧化氮，故答案為：反應物濃度不同，生成物可能不同；
（3）由于8HNO₃（稀）～3Cu（NO₃）₂～2NO，而4HNO₃（濃）～Cu（NO₃）₂～2NO₂，比較不難看出若要得到質量的硝酸銅消耗的稀硝酸少，而且生成的氣體少，因此A較好，故答案為：A途徑好，制取等量的硝酸銅A方案節省原料，產生污染物少；
（4）銅和空氣中的氧氣在加熱條件下會生成氧化銅，而氧化銅和硝酸反應生成硝酸銅和水，故答案為：2Cu+O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO；CuO+2HNO₃=Cu（NO₃）₂+H₂O．

點評 本題難度不是很大，主要考查了金屬的某些化學性質及有關的計算，從而培養學生分析問題、解決問題的能力．