Question

硝酸是一種強氧化性、腐蝕性的強酸，其還原產物因硝酸濃度的不同而有變化，從總體上說，硝酸濃度越高，平均每分子硝酸得到的電子數越少，濃硝酸的還原產物主要為NO₂，稀硝酸的還原產物主要為NO。 實驗室中，常用Cu與濃HNO₃反應制取NO₂，用Cu與稀HNO₃反應制取NO。
（1）請寫出實驗室中用Cu與濃HNO₃反應制取NO₂的化學方程式：_____________。
（2）該反應中發生氧化反應的物質是__________，1 mol氧化劑_________(填“得到”或“失去”)_______ mol電子。
（3）48.0 g Cu與適量的濃HNO₃反應，銅全部作用后，共收集到22.4 L氣體(標準狀況下)，反應中消耗HNO₃的物質的量可能是（   ）
A．1.5 mol        B．2.0 mol        C．2.5 mol        D．3.0 mol
（4）實際上硝酸不僅可被還原為NO₂或NO，濃度更稀時硝酸還可以被還原為N₂O、N₂、NH₄NO₃等。請將3種物質： FeSO₄、Fe(NO₃)₃和Fe₂(SO₄)₃分別填入下面對應的橫線上，組成一個未配平的化學方程式。
HNO₃  ＋  ______    ______ ＋  ______ ＋  N₂O↑ ＋  H₂O
并寫出配平后的離子方程式：_________________________。
（5）硝酸的還原產物NO、NO₂、N₂O等對環境均有副作用，為了可持續發展，當今社會提出的一個新概念——“綠色化學”，它要求從經濟、環保和技術上設計可行的化學反應，則下列由單質銅制取硝酸銅的方法可行且符合“綠色化學”的是（   ）
A．Cu Cu(NO₃)₂
B．Cu CuOCu(NO₃)₂
C．Cu CuOCu(OH)₂Cu(NO₃)₂     
D．CuCuSO₄Cu(NO₃)₂

Answer 1

（1）Cu＋4HNO₃(濃) ＝ Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O；（2）Cu；得到， 1 ；（3）C ；
（4）HNO₃＋FeSO₄ → Fe(NO₃)₃＋Fe₂(SO₄)₃＋N₂O↑＋H₂O  8Fe^2＋＋2NO₃^－＋10H^＋ ＝ 8Fe^3＋＋N₂O↑＋5H₂O
（5）B

試題分析：（1）Cu與濃HNO₃反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，化學方程式為：Cu＋4HNO₃(濃) ＝ Cu(NO₃)₂＋2NO₂↑＋2H₂O；（2）該反應中銅元素的化合價升高，發生氧化反應，硝酸中氮元素的化合價由+5價降為+4，作氧化劑，1 mol氧化劑得到1mol電子；（3）銅和硝酸反應，隨著濃度的減少，硝酸的還原產物的價態越低，銅和濃硝酸反應生成NO₂，而與稀硝酸反應時則生成NO，故生成的氣體有NO₂和NO，則n（NO₂）+n（NO）=1mol，即被還原的硝酸的物質的量為1mol，48.0 g Cu的物質的量為0.75mol，則生成n（Cu（NO₃）₂）=0.75mol，可知表現酸性的硝酸的物質的量為0.75mol×2=1.5mol，則：參加反應的硝酸的物質的量為：1mol+1.5mol=2.5mol，選C。（4）所給的物質中，HNO₃中氮元素化合價位于最高價，具有氧化性，對應還原產物為N₂O，能將還原性的FeSO₄氧化為Fe₂（SO₄）₃、Fe（NO₃）₃，故發生的反應為HNO₃＋FeSO₄ → Fe(NO₃)₃＋Fe₂(SO₄)₃＋N₂O↑＋H₂O；根據離子方程式的書寫原則及氧化還原方程式配平原則寫出配平后的離子方程式：8Fe^2＋＋2NO₃^－＋10H^＋ ＝ 8Fe^3＋＋N₂O↑＋5H₂O；（5） A、銅與硝酸反應會產生一氧化氮、二氧化氮等大氣污染物，錯誤；B、該途徑符合綠色化學原理，正確；C、該流程中氧化銅與水不反應，不能制得硝酸銅，錯誤；D、該途徑中銅與稀硫酸不反應，不能制得硫酸銅；銅與濃硫酸反應會產生二氧化硫氣體，污染大氣，錯誤，選B。