Question

【題目】某化學(xué)探究小組擬用銅片制取Cu(NO3) 2，并探究其化學(xué)性質(zhì)。

I.他們先把銅粉放在空氣中灼燒，再與稀HNO3反應(yīng)制取硝酸銅。

(1)如果直接用銅屑與稀HNO3反應(yīng)來制取硝酸銅，可能導(dǎo)致的兩個不利因素是______。

(2)實(shí)驗(yàn)中銅粉應(yīng)該放在_____(選填“蒸發(fā)皿”、“坩堝”或“燒杯”)中灼燒。欲從反應(yīng)后的溶液中得到硝酸銅晶體，實(shí)驗(yàn)操作步驟按順序分別是___、____、過濾。

II.為了探究Cu(NO3)2的熱穩(wěn)定性，探究小組按下圖中的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(圖中鐵架臺、鐵夾和加熱設(shè)備均略去)

往左試管中放入研細(xì)的無水Cu(NO3)2晶體并加熱，觀察到左試管中有紅棕色氣體生成，最終殘留黑色粉末；用U型管除去紅棕色氣體，在右試管中收集到無色氣體。

(1)紅棕色氣體是____。

(2)當(dāng)導(dǎo)管口不再有氣泡冒出時，停止反應(yīng)，這時在操作上應(yīng)注意________。

(3)探究小組判斷Cu(NO3)2的分解屬于氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物除了紅棕色氣休和黑色固體外，進(jìn)一步分析、推斷，分解產(chǎn)物中一定還含有_____。

III.為了探究Cu(NO3)2在酸性條件下跟鐵單質(zhì)的反應(yīng)。他們?nèi)∫恢г嚬埽�加�?/span>Cu(NO3)2溶液，滴入適量稀硫酸酸化，再加入一定量鐵粉，實(shí)驗(yàn)后沒有固體殘留物質(zhì)。該探究小組對反應(yīng)后溶液中鐵元素的價態(tài)進(jìn)行探究，他們設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請?jiān)谙旅姹砀裰醒a(bǔ)充寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論___、___、___。

Answer 1

【答案】生成等物質(zhì)的量的硝酸銅，消耗硝酸原料多，且產(chǎn)生污染物NO 坩堝 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 NO2 先把導(dǎo)氣管移出水面，然后熄滅酒精燈火焰 O2 不能 若KMnO4溶液的紫紅色褪去或變淺，則說明產(chǎn)物中含＋2價鐵元素；若KMnO4溶液不褪色或不變淺，則說明產(chǎn)物中不含＋2價鐵元素 另取少量溶液，滴加KSCN溶液

【解析】

I.(1)比較方案的優(yōu)劣，一般從三個方面考慮：一是原料是否簡單易得，二是操作是否簡單，三是否環(huán)保；寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式，然后根據(jù)反應(yīng)原理進(jìn)行判斷兩個方案的特點(diǎn)；

(2)灼燒固體用坩堝，硝酸銅溶液中，銅離子存在水解平衡，所以不能直接加熱蒸發(fā)獲得硫酸銅晶體，一般采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法；

Ⅱ.(1)NO2是紅棕色氣體；

(2)注意防止發(fā)生倒吸；

(3)根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價變化判斷硝酸銅的分解產(chǎn)物；

Ⅲ. 步驟1：Fe2+的溶液為淺綠色，Fe3+溶液為棕黃色，而該溶液呈藍(lán)綠色，據(jù)此分析判斷；

步驟2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能夠氧化Fe2+，因此若KMnO4溶液的紫紅色褪去或變淺說明產(chǎn)物中含+2價的鐵元素，否則不含+2價的鐵元素；

步驟3：根據(jù)“預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論”可知該操作是為檢驗(yàn)溶液中是否含有+3價的鐵元素，可知選用的試劑是KSCN溶液。

Ⅰ.(1)生成等物質(zhì)的量的硝酸銅，假如為1mol，先把銅粉放在空氣中灼燒，再與稀HNO3反應(yīng)制取硝酸銅，消耗2mol硝酸，而Cu直接與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，制取1molCu(NO3)2會消耗mol硝酸，顯然消耗的硝酸原料多，并且產(chǎn)生污染性氣體NO；

(2)灼燒固體銅粉用坩堝；由于銅離子在溶液中存在水解平衡，所以從硝酸銅溶液中獲得硝酸銅晶體，不能直接蒸發(fā)結(jié)晶，需要通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，然后過濾的操作方法完成；

Ⅱ.(1)加熱Cu(NO3)2晶體產(chǎn)生的紅棕色氣體是NO2；

(2)為防止發(fā)生倒吸現(xiàn)象，應(yīng)該進(jìn)行的操作是：先把導(dǎo)氣管移出水面，然后熄滅火焰；

(3)探究小組判斷Cu(NO3)2的分解屬于氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物中紅棕色氣體為NO2，黑色固體為CuO，根據(jù)化合價變化，硝酸銅中N元素從+5價變?yōu)?/span>+4價的NO2，化合價降低被還原，則一定存在化合價升高的元素，該元素只能為O元素，反應(yīng)中O元素被氧化成O2，則分解產(chǎn)物中一定還含有O2，反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑；

Ⅲ.步驟1：Fe2+在溶液中為淺綠色，Fe3+在溶液中為棕黃色，而該溶液呈藍(lán)綠色，因此不能確定產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)；

步驟2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能夠氧化Fe2+變?yōu)?/span>Fe3+，若KMnO4溶液的紫紅色褪去或變淺說明產(chǎn)物中含+2價的鐵元素；

步驟3：為檢驗(yàn)溶液中是否含有+3價的鐵元素，現(xiàn)象為溶液變?yōu)榧t色，因此用的試劑是KSCN溶液。