Question

【题目】硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料，某兴趣小组对它开展了以下研究。

（1）、硝酸铜的制备研究

该小组同学查阅资料发现有三种设计方案可供选用：

①Cu与稀硝酸反应制取：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

②Cu与浓硝酸反应制取：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

③通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取：2Cu+4HNO3+O2=2Cu(NO3)2+2H2O

甲同学认为三种方案的反应都可以在铁制容器中进行，乙同学认为 （填“可行”“不

可行”），理由是（用一个化学方程式表示） 。从环境保护和经济效益角度考虑，制取大量的硝酸铜最宜采用以上方法 ，理由是 ， 。

（2）、硝酸铜的性质研究

硝酸铜为蓝色固体，溶于水可得蓝色溶液。该小组同学用下图装置加热硝酸铜，发现固体由蓝色逐渐变黑，同时产生红棕色有刺激性气味的气体，带火星的木条复燃。

【提出问题】硝酸铜在加热条件下到底发生了怎样的反应？

【查阅资料】

① 氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式：

② 含氮化合物中，只有NO2是红棕色、有刺激性气味的气体。

③ NO2有助燃性，能使带火星的木条复燃

【猜想假设】

Cu(NO3)2受热分解除了生成 ，还可能生成了CuO和O2。

【进行实验】

步骤II是同学们查阅了新的资料后设计完成的。该资料是关于NO2 方面的性质信息。

【获得结论】 根据实验结果，Cu(NO3)2受热分解的化学方程式为 。该小组同学取10 g的硝酸铜加热一段时间后，测得剩余固体的质量为4.6g，则硝酸铜的分解率为 ？（分解率为已分解的硝酸铜占原硝酸铜的质量分数，写出计算过程）

【反思与评价】

已知相同状况下，气体的体积比等于其分子个数比。据此，同学们认为，即使没有资料③，依据实验结论和“加热硝酸铜产生的气体能使带火星的木条复燃”的实验现象，也能推出NO2可能具有助燃性。理由是 。

Answer 1

【答案】（1）不可行 Fe＋Cu(NO3)2===Cu＋Fe(NO3)2 方案①②产生污染空气的有害气体 方案⑶的硝酸利用率高 （2）【猜想假设】：CuO 【进行实验】：向滤渣中加入中足量稀硫酸 带火星的木条复燃 NO2的沸点（或低温下NO2能否反应生成液态或固态物质）

【获得结论】：2Cu(NO3)2 === 2CuO＋4NO2↑＋O2↑ 92%

【反思与评价】：硝酸铜分解生成的气体中NO2与O2的体积比为4：1，O2所占的体积分数与空气中O2的体积分数相同，分解生成气体能使带火星的木条复燃而空气不能，说明NO2有助燃性。

【解析】

试题分析：①Cu与稀硝酸反应制取：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

②Cu与浓硝酸反应制取：Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

③通氧气于铜屑与稀硝酸的体系中制取：2Cu+4HNO3+O2=2Cu(NO3)2+2H2O

甲同学认为三种方案的反应都可以在铁制容器中进行，乙同学认为不可行，理由是 Fe＋Cu(NO3)2===Cu＋Fe(NO3)2。从环境保护和经济效益角度考虑，制取大量的硝酸铜最宜采用以上方法方案③，理由是方案①②产生污染空气的有害气体 方案⑶的硝酸利用率高；Cu(NO3)2受热分解除了生成氧化铜，还可能生成了CuO和O2。将反应后试管中的固体加水充分溶解，过滤，稀硫酸，加热，固体物质完全溶解，且溶液变为蓝色，步骤II是同学们查阅了新的资料后设计完成的。该资料是关于 NO2的沸点（或低温下NO2能否反应生成液态或固态物质）方面的性质信息。【获得结论】 根据实验结果，Cu(NO3)2受热分解的化学方程式为

。

解：设反应的硝酸铜的质量为x

固体减重

376 160 216

X 10g-4.6g

列比例式得：376：X=216：（10克-4.6克）解得 X＝9.2g

分解率为：9.2g/10g×100%＝92%