Question

鹽酸、硫酸和硝酸是中學階段常見的“三大酸”．請就“三大酸”與金屬銅反應的情況，回答下列問題：
（1）我們知道，稀鹽酸與銅不反應，但向稀鹽酸中加入H₂O₂后，則可使銅溶解．該反應的化學方程式為

 

；

方案	反應物
甲	Cu、濃HNO3
乙	Cu、稀HNO3
丙	Cu、O2、稀HNO3

（2）在一定體積的18mol?L^-1的濃硫酸中加入過量的銅片，加熱使之反應，被還原的硫酸是0.9mol，則該硫酸的實際體積

 

（填大于、等于或小于）100mL．有同學提出：若使剩余的銅片繼續溶解，可向其中加入硝酸鹽，可行嗎？

 

（填“可行”或“不可行”）；
（3）上表是制取硝酸銅的三種方案，能體現綠色化學理念的最佳方案是

 

，理由是

 

；
（4）將等質量的銅片分別與等體積、過量的濃硝酸和稀硝酸反應，所得到的溶液前者呈綠色，后者呈藍色，某同學提出可能是Cu²⁺濃度不同引起的，你是否同意這種看法？

 

，并說明原因

 

；
另一同學提出溶液呈“綠色”是溶液中Cu²⁺與NO₂共存的結果，請你設計實驗探究此說法正確與否，請簡述實驗方案、實驗現象及由此得出的結論：

 

．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算,硝酸的化學性質,銅金屬及其重要化合物的主要性質

專題：計算題,元素及其化合物

分析：（1）過氧化氫具有強氧化性，在酸性環境下能將金屬銅氧化，Cu與稀鹽酸、H₂O₂反應生成氯化銅與水；
（2）根據被還原的硫酸計算參加反應的硫酸物質的量，水反應進行，濃硫酸變為稀硫酸，銅只能和濃硫酸反應而和稀硫酸不反應；
硫酸有剩余，在酸性條件下，NO₃^-具有強氧化性，能與Cu發生氧化還原反應；
（3）根據反應產物對空氣是否造成污染分析解答；
（4）等質量的銅片分別與等體積、過量的濃硝酸和過量的稀硝酸反應時銅全部轉化為離子；可以向呈現藍色的硝酸銅中加二氧化氮看是否變綠來證明結論．

解答： 解：（1）雙氧水具有氧化性，在酸性環境下能將金屬銅氧化，Cu與稀鹽酸、H₂O₂反應生成氯化銅與水，方程式為：Cu+H₂O₂+2HCl=CuCl₂+2H₂O，
故答案為：Cu+H₂O₂+2HCl=CuCl₂+2H₂O；
（2）由Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+H₂O，當被還原的硫酸是0.9mol，反應的濃硫酸的物質的量為1.8mol，需要濃硫酸的體積為

1.8mol

18mol/L

=0.1L=100mL，隨著銅和濃硫酸的反應的進行，酸的濃度越來越小，銅只能和濃硫酸反應和稀硫酸不反應，不再產生二氧化硫，則消耗18mol?L^-1的濃硫酸的實際體積要大于100mL；
反應后硫酸剩余，溶液中有H⁺，再加入硝酸鹽引入NO₃^-，在酸性條件下，NO₃^-具有強氧化性，能與Cu發生氧化還原反應，Cu能繼續溶解，
故答案為：大于；可行；
（3）甲方案有二氧化氮生成，乙方案有NO生成，二者都會污染空氣，丙方案中生成硝酸銅與水，沒有污染空氣的氣體生成，故丙方案體現綠色化學理念，
故答案為：丙；甲方案有二氧化氮生成，乙方案有NO生成，二者都會污染空氣，丙方案中生成硝酸銅與水，沒有污染空氣的氣體生成；
（4）將等質量的銅片分別與等體積、過量的濃硝酸和過量的稀硝酸反應后，所得溶液中Cu²⁺的濃度基本相等，顏色基本相同，不可能是Cu²⁺濃度差異引起的；
若溶液呈“綠色”是溶液中Cu²⁺與NO²共存的結果，可以向藍色溶液中通入一定量的NO₂來檢驗，根據顏色是否發生變化進行判斷，
故答案為：不同意；等質量的銅片與等體積、過量的濃硝酸、稀硝酸反應，所得溶液中Cu²⁺的濃度基本相等；將一定量的NO₂通入銅片與稀硝酸反應后的溶液中，若溶液呈綠色，則該同學的結論正確，反之，不正確．

點評：本題考查濃硫酸、硝酸性質以及實驗方案的評價與設計，題目難度中等，側重考查學生對知識的遷移運用能力，注意根據題目信息進行實驗方案設計．