某化工廠制取硝酸銅有以下兩種途徑:
A.銅與稀硝酸反應(yīng),反應(yīng)了化學(xué)方程式:3Cu+8HNO3(稀)═3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
生成了一氧化氮在空氣中很容易被氧化成二氧化氮.
B.銅與濃硝酸反應(yīng),該反應(yīng)了化學(xué)方程式為:Cu+4HNO3(濃)═Cu(NO3)2+2x↑+2H2O
(1)試確定X化學(xué)式為______,硝酸銅中氮元素化合價為______
(2)對比A、B兩個反應(yīng)可得到的結(jié)論是______.
(3)一氧化氮,二氧化氮是大氣污染物,在生產(chǎn)中要盡可能減少排放,判斷:若要制得等質(zhì)量的硝酸銅,以上的哪種途徑較好?說明理由.(兩條)
(4)根據(jù)所學(xué)知識,設(shè)計制取硝酸銅更合理的途徑為先將銅在空氣中加熱轉(zhuǎn)化為氧化銅,然后用氧化銅與硝酸反應(yīng)制得硝酸銅,有關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式為:______.2CuO
【答案】
分析:根據(jù)質(zhì)量守恒定律:原子的種類和數(shù)量不發(fā)生變化就可確定物質(zhì)的化學(xué),根據(jù)在化合物中各元素的化合價的代數(shù)和為零的原則,可求出某元素的化合價;由于一氧化氮和二氧化氮都是有毒氣體,因此直接用金屬銅和硝酸反應(yīng)來制取硝酸銅不是理想的選擇.
解答:解:(1)由于原子的種類和數(shù)量在化學(xué)反應(yīng)前后不發(fā)生變化,即可確定X是二氧化氮;根據(jù)在化合物中元素的化合價的代數(shù)和為0,可設(shè)氮元素的化合價為x,則+2+(x-2×3)×2=0,則x=+5,故答案為:NO
2,+5價
(2)由于稀硝酸得到是一氧化氮,而濃硝酸生成的是二氧化氮,故答案為:反應(yīng)物濃度不同,生成物可能不同
(3)由于8HNO
3(。3Cu(NO
3)
2~2NO,而4HNO
3(濃)~Cu(NO
3)
2~2NO
2,比較不難看出若要得到質(zhì)量的硝酸銅消耗的稀硝酸少,而且生成的氣體少,因此A較好,故答案為:A途徑好,制取等量的硝酸銅A方案節(jié)省原料,產(chǎn)生污染物少
(4)銅和空氣中的氧氣在加熱條件下會生成氧化銅,而氧化銅和硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和水,故答案為:2Cu+O
2?2CuOCuO+2HNO
3=Cu(NO
3)
2+H
2O
(5)設(shè)稀硝酸中溶質(zhì)的質(zhì)量為x
3Cu+8HNO
3=3Cu(NO
3)
2+2NO↑+4H
2O
192 504
6.4g x
答:原稀硝酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.6%.
點評:本題難度不是很大,主要考查了金屬的某些化學(xué)性質(zhì)及有關(guān)的計算,從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力.