Question

盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”．请就“三大酸”与金属铜反应的情况，回答下列问题：
（1）我们知道，稀盐酸与铜不反应，但向稀盐酸中加入H₂O₂后，则可使铜溶解．该反应的化学方程式为

 

；

方案	反应物
甲	Cu、浓HNO3
乙	Cu、稀HNO3
丙	Cu、O2、稀HNO3

（2）在一定体积的18mol?L^-1的浓硫酸中加入过量的铜片，加热使之反应，被还原的硫酸是0.9mol，则该硫酸的实际体积

 

（填大于、等于或小于）100mL．有同学提出：若使剩余的铜片继续溶解，可向其中加入硝酸盐，可行吗？

 

（填“可行”或“不可行”）；
（3）上表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是

 

，理由是

 

；
（4）将等质量的铜片分别与等体积、过量的浓硝酸和稀硝酸反应，所得到的溶液前者呈绿色，后者呈蓝色，某同学提出可能是Cu²⁺浓度不同引起的，你是否同意这种看法？

 

，并说明原因

 

；
另一同学提出溶液呈“绿色”是溶液中Cu²⁺与NO₂共存的结果，请你设计实验探究此说法正确与否，请简述实验方案、实验现象及由此得出的结论：

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,硝酸的化学性质,铜金属及其重要化合物的主要性质

专题：计算题,元素及其化合物

分析：（1）过氧化氢具有强氧化性，在酸性环境下能将金属铜氧化，Cu与稀盐酸、H₂O₂反应生成氯化铜与水；
（2）根据被还原的硫酸计算参加反应的硫酸物质的量，水反应进行，浓硫酸变为稀硫酸，铜只能和浓硫酸反应而和稀硫酸不反应；
硫酸有剩余，在酸性条件下，NO₃^-具有强氧化性，能与Cu发生氧化还原反应；
（3）根据反应产物对空气是否造成污染分析解答；
（4）等质量的铜片分别与等体积、过量的浓硝酸和过量的稀硝酸反应时铜全部转化为离子；可以向呈现蓝色的硝酸铜中加二氧化氮看是否变绿来证明结论．

解答： 解：（1）双氧水具有氧化性，在酸性环境下能将金属铜氧化，Cu与稀盐酸、H₂O₂反应生成氯化铜与水，方程式为：Cu+H₂O₂+2HCl=CuCl₂+2H₂O，
故答案为：Cu+H₂O₂+2HCl=CuCl₂+2H₂O；
（2）由Cu+2H₂SO₄（浓）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+H₂O，当被还原的硫酸是0.9mol，反应的浓硫酸的物质的量为1.8mol，需要浓硫酸的体积为

1.8mol

18mol/L

=0.1L=100mL，随着铜和浓硫酸的反应的进行，酸的浓度越来越小，铜只能和浓硫酸反应和稀硫酸不反应，不再产生二氧化硫，则消耗18mol?L^-1的浓硫酸的实际体积要大于100mL；
反应后硫酸剩余，溶液中有H⁺，再加入硝酸盐引入NO₃^-，在酸性条件下，NO₃^-具有强氧化性，能与Cu发生氧化还原反应，Cu能继续溶解，
故答案为：大于；可行；
（3）甲方案有二氧化氮生成，乙方案有NO生成，二者都会污染空气，丙方案中生成硝酸铜与水，没有污染空气的气体生成，故丙方案体现绿色化学理念，
故答案为：丙；甲方案有二氧化氮生成，乙方案有NO生成，二者都会污染空气，丙方案中生成硝酸铜与水，没有污染空气的气体生成；
（4）将等质量的铜片分别与等体积、过量的浓硝酸和过量的稀硝酸反应后，所得溶液中Cu²⁺的浓度基本相等，颜色基本相同，不可能是Cu²⁺浓度差异引起的；
若溶液呈“绿色”是溶液中Cu²⁺与NO²共存的结果，可以向蓝色溶液中通入一定量的NO₂来检验，根据颜色是否发生变化进行判断，
故答案为：不同意；等质量的铜片与等体积、过量的浓硝酸、稀硝酸反应，所得溶液中Cu²⁺的浓度基本相等；将一定量的NO₂通入铜片与稀硝酸反应后的溶液中，若溶液呈绿色，则该同学的结论正确，反之，不正确．

点评：本题考查浓硫酸、硝酸性质以及实验方案的评价与设计，题目难度中等，侧重考查学生对知识的迁移运用能力，注意根据题目信息进行实验方案设计．