Question

盐酸、硫酸和硝酸是中学阶段常见的“三大酸”。现就硫酸、硝酸与金属铜反应的情况，回答下列问题：

（1）工业上制备硫酸铜是利用废铜屑经灼烧后，在加热情况下跟稀硫酸反应，有关的化学方程式是：                  。

不采用铜跟浓硫酸反应来制取硫酸铜的原因：

从环境角度来讲：                      。

从原料角度来讲：                      。

（2）在一定体积的10 mol·L^－1的浓硫酸中加入过量铜片，加热使之反应，被还原的硫酸为0.9 mol。则浓硫酸的实际体积          (填“大于”、“等于”或“小于”)180 mL。

（3）若使剩余的铜片继续溶解，可在其中加入硝酸盐溶液(如KNO₃溶液)，则该反应的离子方程式为                       。

（4）碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图装置)，下列有关说法正确的是

A．洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡

B．从Z导管出来的气体中无二氧化碳

C．洗气瓶中产生的沉淀是亚硫酸钡

D．在Z导管口有红棕色气体出现

（5）为了测定某铜银合金的成分，将30.0 g 合金溶于80 mL13.5 mol·L^-1的浓HNO₃中，待合金完全溶解后，收集到气体6.72 L (标准状况)，并测得溶液中c(H⁺)＝1mol·L^-1。假设反应后溶液的体积仍为80 mL，试计算：①被还原的HNO₃的物质的量是____________；（只写结果）

②合金中铜的质量分数为____________。（写出计算过程）

Answer

（1）Cu+O22CuO，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O；

生成的二氧化硫污染环境 生成等量的硫酸铜需硫酸较多

（2）大于；（3）3Cu＋2NO3-＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O

（4）D（5）①0.3mol②64﹪

【解析】

试题分析：（1）工业上制备硫酸铜是利用废铜屑经灼烧后，在加热情况下跟稀硫酸反应，有关的化学方程式是Cu+O22CuO，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O。不采用铜跟浓硫酸反应来制取硫酸铜，是由于铜与浓硫酸发生反应产生二氧化硫是大气污染物，会导致环境污染；而且产生相同物质的量的硫酸铜要多消耗原料，这样就会使生产成本增加，该反应的方程式是：Cu + 2H2SO4（浓） CuSO4 ＋ SO2↑ + 2H2O。（2）在一定体积的10 mol·L－1的浓硫酸中加入过量铜片，加热使之反应，方程式是：Cu + 2H2SO4（浓） CuSO4 ＋ SO2↑ + 2H2O。根据反应方程式可知：每有2mol硫酸发生反应，被还原的硫酸的物质的量是1mol，若被还原的硫酸的物质的量为0.9 mol。则反应的硫酸的物质的量是2×0.9mol=1.8mol，V(H2SO4)= 1.8mol÷10 mol·L－1=0.18L=180mL，由于只有浓硫酸发生反应，随着反应的进行，硫酸变稀后反应就不再进行，故浓硫酸的实际体积大于180 mL。（3）在酸性条件下，NO3-表现硝酸的性质，具有强的氧化性，可以将铜等氧化。若使剩余的铜片继续溶解，可在其中加入硝酸盐溶液(如KNO3溶液)，则该反应的离子方程式为3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；（4）碳跟浓硫酸共热会发生反应：C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，产生的气体X含有CO2、SO2；铜跟浓硝酸反应方程式是：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，产生的气体Y是NO2，若将X、Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中，NO2与水反应产生HNO3和NO，HNO3具有强的氧化性，会把SO2氧化产生H2SO4，H2SO4与BaCl2溶液发生反应产生BaSO4白色沉淀，NO气体逸出，遇空气变为红棕色的NO2气体，在酸性溶液中不可能产生BaCO3沉淀，因此有关说法正确的是在Z导管口有红棕色气体出现，选项D符合题意；（5） ①浓硝酸与金属反应，硝酸的作用是氧化性和酸性，硝酸起酸的作用，与金属反应产生硝酸盐，硝酸被还原产生NO2，所以被还原的硝酸的物质的量等于NO2的物质的量，n(HNO3)=n(NO2)= 6.72 L÷22.4L/mol=0.3mol；②假设在30.0 g铜银合金中含有Cu、Ag的物质的量分别是x、y，根据质量守恒可得64x+108y=30.0g；根据N元素守恒可得2x+y+0.3mol+1mol·L-1×0.08L= 13.5mol·L-1×0.08L。解得x=0.3mol，y=0.1mol，所以合金中铜的质量分数为0.3mol × 64 g/mol ÷ ( 0.3mol × 64 g/mol + 0.1 mol × 108g ) × 100％ = 64％。

考点：考查硫酸、硝酸与金属反应的原理及有关化学计算的知识。