Question

盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”．现就硫酸、硝酸与金属铜反应的情况，回答下列问题：
（1）工业上制备硫酸铜是利用废铜屑经灼烧后，在加热情况下跟稀硫酸反应，有关的化学方程式是：

 

．不采用铜跟浓硫酸反应来制取硫酸铜的原因是

 

．
（2）在一定体积的10mol?L^-1的浓硫酸中加入过量铜片，加热使之反应，被还原的硫酸为0.9mol．则浓硫酸的实际体积

 

（填“大于”、“等于”或“小于”）180mL．
（3）若使剩余的铜片继续溶解，可在其中加入硝酸盐溶液（如KNO₃溶液），则该反应的离子方程式为

 

．
（4）将8g Fe₂O₃投入到150mL某浓度的稀硫酸中，再投入7g铁粉，充分反应后，收集到1.68L H₂（标准状况），同时，Fe和Fe₂O₃均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol?L^-1的NaOH溶液150mL．则原硫酸的物质的量浓度为

 

．

Answer 1

考点：硝酸的化学性质,化学方程式的有关计算,浓硫酸的性质

专题：计算题,元素及其化合物

分析：（1）加热条件下，Cu和氧气反应生成CuO，碱性氧化物和酸反应生成盐和水，铜和浓硫酸反应生成二氧化硫会污染空气；
（2）浓硫酸和铜在加热条件下反应，而稀硫酸和铜不反应；
（3）在酸性条件下，硝酸根离子和铜发生氧化还原反应生成硝酸铜和NO；
（4）该过程中发生的反应为：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄、FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O，最终溶液中的溶质是Na₂SO₄，根据原子守恒计算硫酸的浓度．

解答： 解：（1）加热条件下，Cu和氧气反应生成CuO，反应方程式为：2Cu+O₂

△   .

2CuO，CuO和稀硫酸反应方程式为CuO+H₂SO₄

△   .

CuSO₄+H₂O，浓硫酸和铜反应方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂+2H₂O，生成等量的硫酸铜时需要硫酸较多且生成的二氧化硫污染环境，故答案为：2Cu+O₂

△   .

2CuO、CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；生成等量的硫酸铜需硫酸较多，且生成的二氧化硫污染环境；
（2）在加热条件下，浓硫酸和铜反应生成二氧化硫，稀硫酸和铜不反应，但浓硫酸浓度达到一定值后变为稀硫酸，稀硫酸和铜不反应，所以被还原的硫酸为0.9mol．则浓硫酸的实际体积大于180mL，故答案为：大于；
（3）在酸性条件下，硝酸根离子和铜发生氧化还原反应生成硝酸铜和NO，所以离子反应方程式为：3Cu+2NO₃^-+8H⁺═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，故答案为：3Cu+2NO₃^-+8H⁺═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（4）该过程中发生的反应为：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄、FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O，最终溶液中的溶质是Na₂SO₄，原子守恒得

1

2

n（NaOH）=n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄），则c（H₂SO₄）=

n(NaOH)

2×0.15L

=

4mol/L×0.15L

2×0.15L

=2 mol?L^-1，故答案为：2mol/L．

点评：本题考查了硝酸的性质及物质的量浓度计算，根据物质之间的反应来分析解答，易错点是（3），酸性条件下，硝酸根离子能Cu氧化为硝酸铜，加入硫酸后相当于溶液中含有硝酸，（4）中明确最终溶液中的溶质是解此题关键，再结合原子守恒解答即可，题目难度中等．