(ⅱ) 48.0g Cu与适量的浓HNO3反应,铜全部溶解后,共收集到标准状况下22.4L的气体(NO2和NO的混合气体),反应中消耗HNO3的物质的量是 C A.1.5mol B.2.0mol C.2.5mol D.3.0mol
(ⅲ) 实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO,浓度更稀时硝酸还可以被还原为N2O、N2、NH4NO3等.请将3种物质:FeSO4、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上,组成一个未配平的化学方程式.HNO3+ FeSO4 → Fe(NO3)(SO4)3+Fe23 +N2O↑+H2O
﹣2++3+并配平其对应的离子方程式:□Fe+□NO3+□H=□Fe+□N2O↑+□H2O
(ⅳ) 硝酸的还原产物NO、NO2、N2O等对环境均有副作用,为了可持续发展,当今社会提出的一个新概念﹣﹣“绿色化学”,它要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应,则下列由单质铜制取硝酸铜的方法可行且符合“绿色化学”的是 B A.CuB.CuC.CuD.Cu 考点: 含氮物质的综合应用;氧化还原反应方程式的配平;氧化还原反应的计算;氨的实验室制法. 分析: 由N元素化合价及对应物质种类,可知B为氨气、A为NO、C为硝酸盐. (1)氮气不活泼且性质较稳定,可以做保护气; Cu(NO3)2 CuOCuO
Cu(NO3)2 Cu(OH)
Cu(NO3)2 Cu(NO3)
CuSO4
(2)C为硝酸盐,HNO3与物质C常用于检验Cl的存在,则C为硝酸银; (3)B为氨气,实验室用氯化铵与氢氧化钙制备氨气,反应生成氯化钙、氨气与水; (4)A为NO,二氧化氮与水反应生成硝酸与NO; (5)(ⅰ) Cu与浓HNO3反应书写硝酸铜、NO2与水;所含元素化合价升高的物质发生氧化反应,氧化剂得到电子,硝酸是氧化剂,结合N元素化合价变化计算转移电子; (ⅱ) Cu与硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2、NO,根据Cu元素守恒计算n[Cu(NO3)2],根据N元素守恒计算反应中消耗HNO3的物质的量; (ⅲ) 所给的物质中,HNO3中氮元素化合价位于最高价,具有氧化性,对应还原产物为N2O,能将还原性的FeSO4氧化为Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3;根据电子转移守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式; (ⅳ) A.铜与硝酸反应会产生一氧化氮、二氧化氮; B.N元素被完全利用,没有污染物生成,该途径符合绿色化学原理; C.氧化铜与水不反应; D.铜与稀硫酸不反应,不能制得硫酸铜;铜与浓硫酸反应会产生二氧化硫气体. 解答: 解:由N元素化合价及对应物质种类,可知B为氨气、A为NO、C为硝酸盐. (1)氮气不活泼且性质较稳定,所以可作保护气,能保存粮食,可以制备氨气等,故答案为:做保护气、保存粮食等; (2)C为硝酸盐,用AgNO3、HNO3检验Cl的存在,则C为硝酸银,故答案为:AgNO3; (3)B为氨气,实验室用氯化铵与氢氧化钙制备氨气,反应生成氯化钙、氨气与水,反应方程式为:Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O, ﹣﹣
故答案为:Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O; (4)A为NO,二氧化氮与水反应生成硝酸与NO,反应方程式为:3NO2+H2O=2HNO3+NO,故答案为:3NO2+H2O=2HNO3+NO; (5)(ⅰ) Cu与浓HNO3反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,化学方程式为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,该反应中铜元素的化合价升高,发生氧化反应,硝酸中氮元素的化合价由+5价降为+4,作氧化剂,1 mol氧化剂得到1mol电子, 故答案为:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;Cu;得到;1; (ⅱ)n(NO2)+n(NO)=48.0 g Cu的物质的量为=1mol,即被还原的硝酸的物质的量为1mol,=0.75mol,则生成n(Cu(NO3)2)=0.75mol,可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.75mol×2=1.5mol,则参加反应的硝酸的物质的量为: 1mol+1.5mol=2.5mol,故选:C; (ⅲ) 所给的物质中,HNO3中氮元素化合价位于最高价,具有氧化性,对应还原产物为N2O,能将还原性的FeSO4氧化为Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3,故发生的反应为:2+HNO3+FeSO4→Fe(NO3)(SO4)配平后的离子方程式:8Fe+2NO33+Fe23+N2O↑+H2O,﹣+3++10H=8Fe+N2O↑+5H2O; 故答案为:FeSO4、Fe(NO3)3+Fe2(SO4)3;8、2、10、8、1、5; (ⅳ) A.铜与硝酸反应会产生一氧化氮、二氧化氮等大气污染物,故A错误; B.N元素被完全利用,没有污染物生成,该途径符合绿色化学原理,故B正确; C.该流程中氧化铜与水不反应,不能制得硝酸铜,故C错误; D.该途径中铜与稀硫酸不反应,不能制得硫酸铜;铜与浓硫酸反应会产生二氧化硫气体,污染大气,故D错误, 故选:B. 点评: 本题比较综合,属于拼合型题目,涉及氮元素单质化合物的性质、氨气制备、氧化还原反应配平、化学计算、绿色化学等,需要学生具备扎实的基础,侧重考查学生对知识的迁移应用,难度中等. 20.(14分)(2015春?南安市校级期中)某同学设计如下实验装置探究硫酸与金属、非金属的反应、验证其产物,并探究随着反应的进行,硫酸性质发生的变化.根据实验要求回答相关问题:
F装置用于检验二氧化碳.A中圆底烧瓶中装有只含碳的生铁,分液漏斗中装有18mol?L
的硫酸.供选择的试剂(可重复使用)有:品红溶液、无水硫酸铜粉未、酸性高锰酸钾溶液、氧化铜、澄清的石灰水、碱石灰.
(1)打开分液漏斗的活塞,A装置中发生的反应6H2SO4(浓)+2Fe
3+6H2O↑+3SO2↑和 ﹣1
Fe2(SO4)
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O (用化学方程式表示),
随反应的进行,硫酸的浓度变稀,又发生反应: Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ (用化学方程式表示).
(2)B装置中的试剂是 无水硫酸铜粉末 ,
(3)E装置中的作用是 检验二氧化碳是否除尽,避免其对二氧化碳的检验造成干扰 . (4)G装置中的试剂是 氧化铜 ,现象是 黑色粉末变成红色粉末 . (5)从安全角度考虑,应后点燃 G 的酒精灯(填“A”或“G”).你认为本实验尾气是否需要处理? 是 (填“是”或“否”),如需处理,具体方案是 用气球收集H处导管排出的尾气(或在H处放一盏燃着的酒精灯) . 考点: 浓硫酸的性质实验. 分析: (1)碳与浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫气体和水;稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁和氢气; (2)要检验二氧化碳、二氧化硫和水,需要先用无水硫酸铜粉末检验水; (3)C装置中盛放品红溶液,用于检验二氧化硫,D中盛放酸性高锰酸钾溶液用于除去二氧化硫,E中盛放品红溶液用于检验二氧化硫是否除尽,F中用澄清石灰水检验二氧化碳; (4)G装置用于检验氢气,根据装置特点可知其盛放的药品为氧化铜;氢气能够将黑色的氧化铜还原成红色的铜; (5)氢气纯度步骤时容易发生爆炸,需要先点燃A处酒精灯排除装置空气;氢气为引燃气体,不能直接排放,需要使用尾气吸收装置. 解答: 解:(1)生铁中的碳与浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水,反应的化学方程式为:C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O;浓硫酸变成稀硫酸后,稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁和氢气,反应的化学方程式为:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑, 故答案为:C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O;Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑; (2)为了避免后面溶液对水的检验的干扰,需要先用无水硫酸铜粉末检验水,所以B中盛放的为无水硫酸铜粉末, 故答案为:无水硫酸铜粉末; (3)用C装置的品红溶液检验二氧化硫气体,用D中的酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫,为了避免二氧化硫对二氧化碳检验的干扰,则E中应该盛放品红溶液用于检验二氧化硫是否除尽,然后用F中的澄清石灰水检验二氧化碳, 故答案为:检验二氧化碳是否除尽,避免其对二氧化碳的检验造成干扰; (4)该反应中有氢气生成,需要用氢气还原氧化铜的反应检验,所以G装置中盛放的为氧化铜,氢气在加热条件下能够将黑色的氧化铜还原成红色的铜, 故答案为:氧化铜;黑色粉末变成红色粉末; (5)氢气为引燃气体,纯度不足容易发生爆炸,所以需要先点燃A处酒精灯,将装置
中空气排净后再点燃G处酒精灯;氢气为易燃气体,排放到空气中容易发生爆炸,需要使用尾气吸收装置,可以用气球收集H处导管排出的尾气,也可以在H处放一盏燃着的酒精灯将氢气点燃, 故答案为:G;是;用气球收集H处导管排出的尾气(或在H处放一盏燃着的酒精灯). 点评: 本题考查了浓硫酸的性质、常见气体的检验,题目难度中等,明确常见气体的性质及检验的先后顺序为解答关键,注意掌握浓硫酸具有的性质及反应原理,明确化学实验基本操作方法及其应用,试题培养了学生达到分析能力及化学实验能力.