Question

硝酸铜是常用的一种无机化学试剂

（1）工业上以粗铜为原料采取如图所示流程制备硝酸铜晶体：

①在步骤a中，还需要通入氧气和水，其目的是__________

②在保温去铁的过程中，为使Fe³⁺沉淀完全，可以向溶液中加入CuO调节溶液的pH，根据下表数据，溶液的pH应保持在_________范围

③在滤液蒸发浓缩步骤中，适当加入稀硝酸的作用是__________________________

（2）某研究学习小组将一定质量的硝酸铜晶体【Cu(NO₃)₂•6HO】放在坩埚中加热，在不同温度阶段进行质量分析，绘制出剩余固体质量分数与温度关系如下图所示。据图回答下列问题：

①当温度27℃＜T＜120℃时，反应的化学方程式为________②剩余固体质量为38.4g时，固体成分为【Cu(NO₃)₂•2Cu(OH)₂】,当温度120℃＜T＜800℃时，反应的化学方程式为________ （此温度下，HNO也分解）③当剩余固体质量为21.6g时，固体的化学式为_____________________

（3）制备无水硝酸铜的方法之一是用Cu与液态NO反应，反应过程中有无色气体放出，遇到空气变红棕色。反应的化学方程式是_________________

Answer

（1）①提高原料的利用率，减少污染物的排放；②3.2—4.7；③抑制加热过程中Cu2+的水解

（2）①Cu(NO3)2·6H2O =Cu(NO3)2·3H2O + 3H2O↑ ②3 Cu(NO3)2·3H2O =Cu(NO3)2·2Cu(OH)2 + 4NO2↑ + O2↑ + 7H2O↑ ③Cu2O

（3）Cu +2 N2O4 = Cu(NO3)2 + 2NO↑

【解析】

试题分析：（1）①氮氧化物与水和氧气发生氧化还原反应最终生成硝酸，在步骤a中，需要通入氧气和水，有利于提高原料的利用率，减少污染物的排放；

②向溶液中加入CuO，调节溶液的pH目的是铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀，依据图表数据分析可知PH应为：3.2～4.7；

③硝酸铜溶液中存在：Cu2++2H2O⇌Cu(OH)2+2H+，进行蒸发浓缩时，要用硝酸调节溶液的pH=1，可以加热过程中Cu2+的水解，有利用硝酸铜晶体的析出。

（2）①根据图像可知，当温度27℃＜T＜120℃时，Cu(NO3)2·6H2O受热分解失去部分结晶水，根据图像数据可得，该反应此时的化学方程式为Cu(NO3)2·6H2O =Cu(NO3)2·3H2O + 3H2O↑；

②根据上述分析，当27℃＜T＜120℃时，反应生成物为Cu(NO3)2·3H2O，剩余固体质量为38.4g时，固体成分为Cu(NO3)2•2Cu(OH)2，又因为此温度下HNO3也分解，所以当温度120℃＜T＜800℃时，反应的化学方程式为3 Cu(NO3)2·3H2O =Cu(NO3)2·2Cu(OH)2 + 4NO2↑ + O2↑ + 7H2O↑；

③根据纵坐标的数据关系，当剩余固体质量为21.6g时，固体的化学式为Cu2O。

（3）用Cu与液态N2O4反应，反应过程中有无色气体放出，遇到空气变红棕色,说明反应生成NO，则铜失电子生成硝酸铜，反应的化学方程式是Cu +2 N2O4 = Cu(NO3)2 + 2NO↑。

【考点定位】考查铜及其化合物的性质

【名师点睛】本题考查铜以及化合物的性质，题目难度中等，注意盐类水解平衡的影响因素，做题时注意把握题给信息，注重知识迁移能力的培养。①氮氧化物与水和氧气发生氧化还原反应最终生成硝酸；②Fe3+易水解，向溶液中加入CuO，调节溶液的pH目的是铁离子全部沉淀，铜离子不沉淀；从影响盐类水解平衡移动的角度分析；②根据图像所给数据和题给信息解答。