Question

15．以浓硫酸、浓硝酸、粗铜、水和空气为原料可制得硫酸铜晶体，其过程如图所示：

回答下列问题：
（4）配平在滤液（Ⅲ）中发生反应的化学方程式：4 NO₂+2H₂O+1O₂=4HNO₃
（5）写出制取硫酸铜的总反应方程式：Cu+2HNO₃+H₂SO₄=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O
（6）在上述生产过程中，被循环使用的物质是HNO₃（或NO₂）．

Answer 1

分析 浓硝酸具有强氧化性，在硫酸存在下，可与铜反应生成硫酸铜、氮氧化物和水，冷却结晶、过滤可得到硫酸铜晶体，滤液中含有硫酸、硝酸，氮氧化物、氧气通入滤液中生成硝酸，可循环使用．
（4）NO₂中N元素的化合价为+4价，反应后升高到+5价，氧气从0价变为-2价，根据化合价升降相等配平该反应方程式；
（5）反应中氮原子完全转化成二氧化氮，硫酸提供氢离子，据此写出总反应的化学方程式；
（6）根据制备流程判断可以循环利用的物质．

解答 解：浓硝酸具有强氧化性，在硫酸存在下，可与铜反应生成硫酸铜、氮氧化物和水，冷却结晶、过滤可得到硫酸铜晶体，滤液中含有硫酸、硝酸，氮氧化物、氧气通入滤液中生成硝酸，可循环使用．
（4）NO₂中N元素的化合价为+4价，反应后升高到+5价，化合价变化为：5-4=1，氧气从0价变为-2价，化合价变化为4价，则化合价变化的最小公倍数为4，则氧气的系数为1，NO₂的系数为4，然后根据观察法配平可得：4NO₂+2H₂O+O₂=4HNO₃，
故答案为：4；2；1；4；
（5）Cu与HNO₃（浓）反应，只有2molHNO₃被还原，另2molH⁺由H₂SO₄提供，总反应的化学方程式为：Cu+2HNO₃+H₂SO₄=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2HNO₃+H₂SO₄=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O；
（6）根据制备流程可知，可以循环利用的为HNO₃（或NO₂），
故答案为：HNO₃（或NO₂）．

点评 本题考查了浓硫酸的化学性质、硫酸铜的制备等知识，题目难度中等，注意掌握浓硫酸的化学性质，能够根据化合价变化配平氧化还原反应，试题培养了学生灵活应用基础知识的能力．