Question

某同學在學習硝酸與硫酸時，對兩種酸與銅的反應情況進行研究，試完成下列各題．
（1）在甲、乙兩個燒杯中，分別裝入40mL濃度均為2mol?L^-1的稀硫酸和稀硝酸，并向其中各加入4g束狀銅絲，觀察現(xiàn)象，試完成下列實驗報告：

實驗示意圖	實驗現(xiàn)象	解釋
甲：	無明顯現(xiàn)象
乙：		稀硝酸是氧化性的酸，能與銅發(fā)生反應：3Cu+8HNO3（�。�=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

（2）充分反應后，將甲、乙燒杯混合，再使之充分反應，最終所得溶液溶質(zhì)為

 

．
（3）若甲中硫酸溶液體積V（V＞40mL）可變，其余數(shù)據(jù)不變，當甲、乙燒杯混合充分反應后，溶液中只有一種溶質(zhì)時，V=

 

 mL，若要將溶液中的Cu²⁺沉淀完全，應加NaOH使溶液的pH至少為

 

．（已知：K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，lg

22

=0.7）

Answer 1

考點：濃硫酸的性質(zhì),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),硝酸的化學性質(zhì)

專題：

分析：（1）根據(jù)銅為不活潑金屬，不能與稀硫酸反應來分析；因為硝酸具有強氧化性，所以銅在常溫下可以與稀硝酸反應；
（2）將甲、乙燒杯混合，再使之充分反應，根據(jù)銅與硝酸反應的本質(zhì)進行分析；
（3）根據(jù)銅與硝酸反應的本質(zhì)進行分析計算；

解答： 解：（1）因為銅為不活潑金屬，不能與稀硫酸反應，但稀硝酸具有強氧化性，所以銅在常溫下可以與稀硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮和水，故答案為：

實驗示意圖	實驗現(xiàn)象	解釋
甲：		稀硫酸只能表現(xiàn)酸的氧化性，而銅排在金屬活動順序表氫之后，不能將氫置換出來
乙：	銅絲逐漸溶解，銅絲表面有氣泡產(chǎn)生，溶液顏色變藍

（2）將甲、乙燒杯混合，再使之充分反應，根據(jù)銅與硝酸反應的本質(zhì)，即3Cu+8H⁺+2NO₃^-（稀）=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，則溶液中的銅（

4

64

mol×2）、氫離子（0.04×2×2+0.04×2=0.24mol）、硝酸根（0.04×2=0.08mol）混合反應，最后就銅和硝酸根過剩，再加上溶液中沒有反應的硫酸根，所以最終所得溶液溶質(zhì)為即CuSO₄和Cu（NO₃）₂，故答案為CuSO₄，Cu（NO₃）₂；
（3）根據(jù)（2）的分析，當甲、乙燒杯混合充分反應后，溶液中只有一種溶質(zhì)時即說明硝酸和硫酸中的氫離子都完全反應，只有硫酸銅，則硝酸根完全反應，根據(jù)3Cu+8H⁺+2NO₃^-（�。�=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O及硝酸根（0.04×2=0.08mol），所以需要氫離子0.32mol，所以甲中硫酸溶液體積V=

0.32-0.08

2

×

1

2

×10³=60ml，故答案為：60；
（4）若要將溶液中的Cu²⁺沉淀完全，則溶液中剩余的銅離子最多為1×10^-5mol/L，又由，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，所以氫氧根濃度最少為

Ksp[Cu(OH) 2] C(Cu 2+)

=

22

×10^-8mol/L，則氫離子濃度為：

Kw

22 ×10-8mol/L

=

1

22

×10^-6，所以溶液的pH至少為6+lg

22

=6.7，故答案為：6.7．

點評：本題主要考查了銅與硫酸和硝酸的反應以及K_sp的計算，注意抓住反應本質(zhì)即離子反應來判斷和計算，難度不大；