Question

【題目】某化學探究小組擬用銅片制取Cu(NO3) 2，并探究其化學性質。

I.他們先把銅粉放在空氣中灼燒，再與稀HNO3反應制取硝酸銅。

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

(2)實驗中銅粉應該放在_____(選填“蒸發(fā)皿”、“坩堝”或“燒杯”)中灼燒。欲從反應后的溶液中得到硝酸銅晶體，實驗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行實驗。(圖中鐵架臺、鐵夾和加熱設備均略去)

往左試管中放入研細的無水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)當導管口不再有氣泡冒出時，停止反應，這時在操作上應注意________。

(3)探究小組判斷Cu(NO3)2的分解屬于氧化還原反應，產物除了紅棕色氣休和黑色固體外，進一步分析、推斷，分解產物中一定還含有_____。

III.為了探究Cu(NO3)2在酸性條件下跟鐵單質的反應。他們取一支試管，加入Cu(NO3)2溶液，滴入適量稀硫酸酸化，再加入一定量鐵粉，實驗后沒有固體殘留物質。該探究小組對反應后溶液中鐵元素的價態(tài)進行探究，他們設計了實驗方案，并進行實驗。請在下面表格中補充寫出實驗操作步驟、預期現(xiàn)象與結論___、___、___。

Answer 1

【答案】生成等物質的量的硝酸銅，消耗硝酸原料多，且產生污染物NO 坩堝 蒸發(fā)濃縮 冷卻結晶 NO2 先把導氣管移出水面，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，則說明產物中含＋2價鐵元素；若KMnO4溶液不褪色或不變淺，則說明產物中不含＋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；寫出反應的化學方程式，然后根據反應原理進行判斷兩個方案的特點；

(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)根據氧化還原反應中化合價變化判斷硝酸銅的分解產物；

Ⅲ. 步驟1：Fe2+的溶液為淺綠色，Fe3+溶液為棕黃色，而該溶液呈藍綠色，據此分析判斷；

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物中含+2價的鐵元素，否則不含+2價的鐵元素；

步驟3：根據“預期現(xiàn)象與結論”可知該操作是為檢驗溶液中是否含有+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反應制取硝酸銅，消耗2mol硝酸，而Cu直接與稀硝酸發(fā)生反應：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)結晶，需要通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，然后過濾的操作方法完成；

Ⅱ.(1)加熱Cu(NO3)2晶體產生的紅棕色氣體是NO2；

(2)為防止發(fā)生倒吸現(xiàn)象，應該進行的操作是：先把導氣管移出水面，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，產物中紅棕色氣體為NO2，黑色固體為CuO，根據化合價變化，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，反應中O元素被氧化成O2，則分解產物中一定還含有O2，反應的化學方程式：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，而該溶液呈藍綠色，因此不能確定產物中鐵元素的價態(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物中含+2價的鐵元素；

步驟3：為檢驗溶液中是否含有+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。