Question

【題目】硝酸銅是制備Cu-Zn-Al系催化劑的重要原料，某興趣小組對它開展了以下研究。

（1）、硝酸銅的制備研究

該小組同學查閱資料發現有三種設計方案可供選用：

①Cu與稀硝酸反應制取：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

②Cu與濃硝酸反應制取：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

③通氧氣于銅屑與稀硝酸的體系中制取：2Cu+4HNO3+O2=2Cu(NO3)2+2H2O

甲同學認為三種方案的反應都可以在鐵制容器中進行，乙同學認為 （填“可行”“不

可行”），理由是（用一個化學方程式表示） 。從環境保護和經濟效益角度考慮，制取大量的硝酸銅最宜采用以上方法 ，理由是 ， 。

（2）、硝酸銅的性質研究

硝酸銅為藍色固體，溶于水可得藍色溶液。該小組同學用下圖裝置加熱硝酸銅，發現固體由藍色逐漸變黑，同時產生紅棕色有刺激性氣味的氣體，帶火星的木條復燃。

【提出問題】硝酸銅在加熱條件下到底發生了怎樣的反應？

【查閱資料】

① 氧化銅和稀硫酸反應的化學方程式：

② 含氮化合物中，只有NO2是紅棕色、有刺激性氣味的氣體。

③ NO2有助燃性，能使帶火星的木條復燃

【猜想假設】

Cu(NO3)2受熱分解除了生成 ，還可能生成了CuO和O2。

【進行實驗】

步驟II是同學們查閱了新的資料后設計完成的。該資料是關于NO2 方面的性質信息。

【獲得結論】 根據實驗結果，Cu(NO3)2受熱分解的化學方程式為 。該小組同學取10 g的硝酸銅加熱一段時間后，測得剩余固體的質量為4.6g，則硝酸銅的分解率為 ？（分解率為已分解的硝酸銅占原硝酸銅的質量分數，寫出計算過程）

【反思與評價】

已知相同狀況下，氣體的體積比等于其分子個數比。據此，同學們認為，即使沒有資料③，依據實驗結論和“加熱硝酸銅產生的氣體能使帶火星的木條復燃”的實驗現象，也能推出NO2可能具有助燃性。理由是 。

Answer 1

【答案】（1）不可行 Fe＋Cu(NO3)2===Cu＋Fe(NO3)2 方案①②產生污染空氣的有害氣體 方案⑶的硝酸利用率高 （2）【猜想假設】：CuO 【進行實驗】：向濾渣中加入中足量稀硫酸 帶火星的木條復燃 NO2的沸點（或低溫下NO2能否反應生成液態或固態物質）

【獲得結論】：2Cu(NO3)2 === 2CuO＋4NO2↑＋O2↑ 92%

【反思與評價】：硝酸銅分解生成的氣體中NO2與O2的體積比為4：1，O2所占的體積分數與空氣中O2的體積分數相同，分解生成氣體能使帶火星的木條復燃而空氣不能，說明NO2有助燃性。

【解析】

試題分析：①Cu與稀硝酸反應制取：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

②Cu與濃硝酸反應制取：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

③通氧氣于銅屑與稀硝酸的體系中制取：2Cu+4HNO3+O2=2Cu(NO3)2+2H2O

甲同學認為三種方案的反應都可以在鐵制容器中進行，乙同學認為不可行，理由是 Fe＋Cu(NO3)2===Cu＋Fe(NO3)2。從環境保護和經濟效益角度考慮，制取大量的硝酸銅最宜采用以上方法方案③，理由是方案①②產生污染空氣的有害氣體 方案⑶的硝酸利用率高；Cu(NO3)2受熱分解除了生成氧化銅，還可能生成了CuO和O2。將反應后試管中的固體加水充分溶解，過濾，稀硫酸，加熱，固體物質完全溶解，且溶液變為藍色，步驟II是同學們查閱了新的資料后設計完成的。該資料是關于 NO2的沸點（或低溫下NO2能否反應生成液態或固態物質）方面的性質信息。【獲得結論】 根據實驗結果，Cu(NO3)2受熱分解的化學方程式為

。

解：設反應的硝酸銅的質量為x

固體減重

376 160 216

X 10g-4.6g

列比例式得：376：X=216：（10克-4.6克）解得 X＝9.2g

分解率為：9.2g/10g×100%＝92%