Question

【题目】某化学探究小组拟用铜片制取Cu(NO3) 2，并探究其化学性质。

I.他们先把铜粉放在空气中灼烧，再与稀HNO3反应制取硝酸铜。

(1)如果直接用铜屑与稀HNO3反应来制取硝酸铜，可能导致的两个不利因素是______。

(2)实验中铜粉应该放在_____(选填“蒸发皿”、“坩埚”或“烧杯”)中灼烧。欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体，实验操作步骤按顺序分别是___、____、过滤。

II.为了探究Cu(NO3)2的热稳定性，探究小组按下图中的装置进行实验。(图中铁架台、铁夹和加热设备均略去)

往左试管中放入研细的无水Cu(NO3)2晶体并加热，观察到左试管中有红棕色气体生成，最终残留黑色粉末；用U型管除去红棕色气体，在右试管中收集到无色气体。

(1)红棕色气体是____。

(2)当导管口不再有气泡冒出时，停止反应，这时在操作上应注意________。

(3)探究小组判断Cu(NO3)2的分解属于氧化还原反应，产物除了红棕色气休和黑色固体外，进一步分析、推断，分解产物中一定还含有_____。

III.为了探究Cu(NO3)2在酸性条件下跟铁单质的反应。他们取一支试管，加入Cu(NO3)2溶液，滴入适量稀硫酸酸化，再加入一定量铁粉，实验后没有固体残留物质。该探究小组对反应后溶液中铁元素的价态进行探究，他们设计了实验方案，并进行实验。请在下面表格中补充写出实验操作步骤、预期现象与结论___、___、___。

Answer 1

【答案】生成等物质的量的硝酸铜，消耗硝酸原料多，且产生污染物NO 坩埚 蒸发浓缩 冷却结晶 NO2 先把导气管移出水面，然后熄灭酒精灯火焰 O2 不能 若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅，则说明产物中含＋2价铁元素；若KMnO4溶液不褪色或不变浅，则说明产物中不含＋2价铁元素 另取少量溶液，滴加KSCN溶液

【解析】

I.(1)比较方案的优劣，一般从三个方面考虑：一是原料是否简单易得，二是操作是否简单，三是否环保；写出反应的化学方程式，然后根据反应原理进行判断两个方案的特点；

(2)灼烧固体用坩埚，硝酸铜溶液中，铜离子存在水解平衡，所以不能直接加热蒸发获得硫酸铜晶体，一般采取蒸发浓缩、冷却结晶的方法；

Ⅱ.(1)NO2是红棕色气体；

(2)注意防止发生倒吸；

(3)根据氧化还原反应中化合价变化判断硝酸铜的分解产物；

Ⅲ. 步骤1：Fe2+的溶液为浅绿色，Fe3+溶液为棕黄色，而该溶液呈蓝绿色，据此分析判断；

步骤2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能够氧化Fe2+，因此若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含+2价的铁元素，否则不含+2价的铁元素；

步骤3：根据“预期现象与结论”可知该操作是为检验溶液中是否含有+3价的铁元素，可知选用的试剂是KSCN溶液。

Ⅰ.(1)生成等物质的量的硝酸铜，假如为1mol，先把铜粉放在空气中灼烧，再与稀HNO3反应制取硝酸铜，消耗2mol硝酸，而Cu直接与稀硝酸发生反应：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，制取1molCu(NO3)2会消耗mol硝酸，显然消耗的硝酸原料多，并且产生污染性气体NO；

(2)灼烧固体铜粉用坩埚；由于铜离子在溶液中存在水解平衡，所以从硝酸铜溶液中获得硝酸铜晶体，不能直接蒸发结晶，需要通过蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤的操作方法完成；

Ⅱ.(1)加热Cu(NO3)2晶体产生的红棕色气体是NO2；

(2)为防止发生倒吸现象，应该进行的操作是：先把导气管移出水面，然后熄灭火焰；

(3)探究小组判断Cu(NO3)2的分解属于氧化还原反应，产物中红棕色气体为NO2，黑色固体为CuO，根据化合价变化，硝酸铜中N元素从+5价变为+4价的NO2，化合价降低被还原，则一定存在化合价升高的元素，该元素只能为O元素，反应中O元素被氧化成O2，则分解产物中一定还含有O2，反应的化学方程式：2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑；

Ⅲ.步骤1：Fe2+在溶液中为浅绿色，Fe3+在溶液中为棕黄色，而该溶液呈蓝绿色，因此不能确定产物中铁元素的价态；

步骤2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能够氧化Fe2+变为Fe3+，若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含+2价的铁元素；

步骤3：为检验溶液中是否含有+3价的铁元素，现象为溶液变为红色，因此用的试剂是KSCN溶液。