Question

铜单质及其化合物是应用极其广泛的物质。

(1)铜是氢后金属，不能与盐酸发生置换反应，但将单质铜置于浓氢碘酸中，会有可燃性气体及白色沉淀生成，又知氧化性：Cu^2＋>I₂，则铜与氢碘酸反应的化学方程式为____________________________________________________。

(2)已知Cu₂O能溶于醋酸溶液或盐酸中，同时得到蓝色溶液和红色固体，则Cu₂O与稀硫酸反应的离子方程式为____________________________________；

Cu₂O与稀硝酸反应的离子方程式为_____________________________；

只用稀硫酸来确定某红色固体是 Cu₂O与Cu组成的混合物的方法：称取m g该红色固体置于足量稀硫酸中，充分反应后过滤，然后___________________。

(3)Cu₂O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu₂O的电解装置如图所示，电解总反应：2Cu＋H₂O电解,Cu₂O＋H₂↑，则石墨应与电源的________极相连，铜电极上的电极反应式为________；电解过程中，阴极区周围溶液pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

(4)现向Cu、Cu₂O、CuO组成的混合物中加入1 L 0.6 mol/L HNO₃恰好使混合物溶解，同时收集到2 240 mL NO(标准状况)。若将上述混合物用足量的氢气还原，所得固体的质量为________；若混合物中含有0.1 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，至少消耗硫酸的物质的量为________。

Answer

(1)2Cu＋2HI=2CuI＋H2↑

(2)Cu2O＋2H＋=Cu＋H2O＋Cu2＋ 3Cu2O＋14H＋＋2NO3—=6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O 洗涤、干燥剩余固体后称量，固体质量大于4m/9 g

(3)负 2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O 变大

(4)16 g 0.1 mol

【解析】 (1)由题中信息知生成的气体产物是氢气，则白色沉淀是铜的化合物 CuI，相应的反应为置换反应。

(2)Cu2O中铜为＋1价，Cu2O与稀硫酸反应生成的单质铜为红色固体，生成的铜盐溶液呈蓝色。由于题目提供了样品的质量且限定试剂只用稀硫酸，故应从反应结束后剩余固体的质量角度考虑鉴定结果：若红色固体只是Cu2O，则与稀硫酸充分反应后得到固体的质量为 64m/144g＝4m/9g，若最终固体的质量大于4m/9 g，则该红色固体为混合物。(3)从电解总反应知：Cu被氧化，铜电极作阳极，电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O，石墨应与电源负极相连，阴极上消耗H＋产生H2，故阴极周围pH变大。(4)混合物与稀硝酸反应生成0.1 mol NO，由氮元素守恒知生成Cu(NO3)2的物质的量为(1 L×0.6 mol/L－0.1 mol)÷2＝0.25 mol，由此知原混合物中共含有0.25 mol铜元素；故混合物被氢气还原后可得到0.25 mol Cu，其质量为16 g。依据得失电子守恒原理得，n(Cu2O)＝(0.1 mol×3－0.1 mol×2)÷2＝0.05 mol，n(CuO)＝0.25 mol－0.1 mol－0.05 mol×2＝0.05 mol，则0.05 mol Cu2O、0.05 mol CuO与稀硫酸反应后生成0.1 mol CuSO4，则至少需要0.1 mol硫酸。