某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质,过程设计如下。提出猜想问题1:在周期表中,铜与铝的位置很接近,铜不如铝活泼,氢氧化铝具有两性,氢氧化铜也有两性
题型:不详难度:来源:
某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质,过程设计如下。 提出猜想 问题1:在周期表中,铜与铝的位置很接近,铜不如铝活泼,氢氧化铝具有两性,氢氧化铜也有两性吗? 问题2:铁和铜都有变价,一般情况下,正二价铁的稳定性小于正三价的铁,正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗? 问题3:氧化铜有氧化性,能被H2、CO还原,它也能被氮的某种气态氢化物还原吗? 实验探究 Ⅰ. 解决问题1 (1)需用到的药品除1 mol·L-1CuSO4溶液、稀硫酸外还需 (填试剂的化学式)溶液。 (2)用胆矾晶体配制1 mol·L-1CuSO4溶液250 mL,选用的仪器除烧杯、托盘天平、药匙、玻璃棒、胶头滴管外,还有 (填仪器名称)。 (3)为达到实验目的,你认为应进行哪些相关实验? 实验内容和步骤:① ;② 。 Ⅱ. 解决问题2 取一定量制得的氢氧化铜固体,于坩埚中灼烧,当温度达到80~100℃得到黑色固体粉末;继续加热至1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜;取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中,加入过量的稀硫酸(或盐酸),得到蓝色溶液,同时观察到试管底部还有红色固体存在。根据以上实验现象回答问题。 (1)写出氧化亚铜与稀硫酸(或盐酸)反应的离子方程式: , (2)从实验Ⅱ可得出的结论是 。 Ⅲ. 解决问题3 设计如下装置(夹持装置未画出):
当氮的某种气态氢化物(X)缓缓通过灼热的氧化铜时,观察到氧化铜由黑色变成了红色,无水硫酸铜变成蓝色,生成物中还有一种无污染的气体Y;将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后,消耗0.01 mol X,测得B装置增重0.36 g,并收集到0.28 g单质气体Y。 (1)X气体的摩尔质量是 。 (2)C中发生反应的化学方程式为 。 |
答案
Ⅰ(1)NaOH溶液(1分 ) (2)250mL容量瓶(1分) (3)①用CuSO4溶液与NaOH溶液反应制Cu(OH)2(1分) ②Cu(OH)2分别与稀硫酸、稀NaOH溶液反应(1分) Ⅱ(1)Cu2O+2H+=Cu2++Cu↓+H2O(2分) (2)高温下+1价Cu比+2价Cu稳定,溶液中+2价Cu比+1价Cu稳定(2分) Ⅲ(1)32 g·mol-1(2分) (2)2CuO+N2H4 = 2Cu+N2+2H2O(2分) |
解析
试题分析:Ⅰ(1)探究氢氧化铜是否能和硫酸和氢氧化钠反应的实验需要的药品是:制取氢氧化铜的硫酸铜和氢氧化钠,验证试验用到硫酸和氢氧化钠,所以需要硫酸铜和氢氧化钠以及硫酸溶液。(2)配制一定物质的量浓度的溶液所需仪器:烧杯、天平、玻璃棒、量筒、胶头滴管、一定体积的容量瓶,容量瓶的规格根据所配置的溶液来确定,故答案为:250mL容量瓶;(3)氢氧化铜是否能和硫酸和氢氧化钠反应的实验中,首先是氢氧化铜的配制,然后是让氢氧化铜和硫酸以及氢氧化钠反应,所以实验步骤第一步是:用CuSO4溶液和NaOH溶液制Cu(OH)2;第二步是:将Cu(OH)2分别与稀H2SO4和NaOH溶液反应,故答案为:将Cu(OH)2分别与稀H2SO4和NaOH溶液反应;Ⅱ、(1)氧化亚铜与稀硫酸(或盐酸)反应生成金属单质铜和二价铜离子的盐溶液,反应实质是:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O,故答案为:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O;(2)根据溶液中的离子反应Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O 可以知道在溶液中Cu2+的稳定性强于Cu+,再根据Cu+的外围电子排布式为3d10,外围电子排布中全充满状态和半充满状态均比较稳定Cu+的外围电子排布为3d10,全充满状态,,故比较稳定;Ⅲ、(1)金属铜不能和稀硫酸反应,氧化亚铜能和稀硫酸反应,生成硫酸铜蓝色溶液,故答案为:将红色物质置于稀硫酸中,溶液不变蓝,则证明为铜;(2)消耗0.01mol X,测得B装置增重0.36g,即生成0.02mol的水,并收集到单质气体Y 0.28g即氮气0.01mol,根据原子守恒可以确定气态氢化物X中含有4个氢原子和2个氮原子,X的化学式为N2H4,摩尔质量为32 g·mol-1。和氧化铜反应的化学方程式为:2CuO+N2H4=2Cu+N2+2H2O,故答案为:2CuO+N2H4=2Cu+N2+2H2O。 |
举一反三
我国从澳大利亚进口的某高炉生铁(用A表示)的成分如下(其余是铁):
C
| Si
| Mn
| P
| S
| 4.070%
| 2.900%
| 0.495%
| 0.165%
| 0.010%
| (1)称取100.000g A经过一系列处理(最后一步是在空气中灼烧)后,锰全部转变为某种氧化物,其质量为0.687g,则其化学式为 。 (2)磷肥的肥效以相当含P2O5多少来表示。炼钢时,P元素形成炉渣Ca3(PO4)2,后者再与浓硫酸反应制得普通过磷酸钙[即普钙,成分是CaSO4、Ca(H2PO4)2和少量其它杂质]。若某普钙中Ca(H2PO4)2的质量分数为45.25%,则含P2O5的质量分数至少是 %。 (3)锰的质量分数为30%的高锰钢有很好的性能,可制作火车车轮。将A冶炼成含碳0.4%、含锰30%的高锰钢(设铁无损耗,其它杂质已除去,可补充锰),则100吨A可制得高锰钢 吨。 (4)某炼钢厂的烟尘成分和质量分数如下表:
| FeO
| Fe2O3
| CaO
| 烟尘煅烧前(%)
| 86.40
| 4.00
| 9.60
| 为了减少烟尘的排放,将烟尘与CO混合后在空气中煅烧,得到铁的氧化物和CaO的烧结物,其中CaO的质量分数为8.92%(金属元素无损耗),烧结物分离出CaO后,若铁的氧化物中只有两种物质组成,则铁的氧化物的组成和物质的量之比如何? |
钢铁制品经常进行烤蓝处理,即在铁制品的表面生成一层致密的Fe3O4。某学习小组为了研究烤蓝铁片,分别进行了以下实验操作: ①把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末。 ②取m g该粉末,放人28.00 mL 1 mol/L的盐酸中,恰好完全反应,生成标准状况下的气体134.4 mL,向溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象。 ③再取三份不同质量的粉末,分加加到相同体积(V)、物质的量浓度均为l0.00 mol/L的三份硝酸溶液中,充分反应后,固体全部溶解,有关的实验数据如下表所示(假设NO是硝酸的唯一还原产物):
实验序号
| Ⅰ
| Ⅱ
| Ⅲ
| 加入粉末质量/g
| 13.68
| 27.36
| 34.20
| 生成气体的体积(标准状况)/L
| 2.912
| 5.824
| 6.720
| 完成下列各题: (1)实验②所得溶液中的溶质是 (写化学式),样品中n(Fe)∶n(Fe3O4)= ,m= 。 (2)计算实验③中每份硝酸溶液的体积(V)(mL)。 (3)若向实验Ⅱ所得溶液中继续加入铜粉,要使溶液中Cu2十、Fe2+、Fe3+同时存在,求加入铜粉的物质的量的范围。 |
C和CuO在一定温度下反应,产物有Cu、Cu2O、CO、CO2。将1.20 g C跟16.0 g CuO混合,隔绝空气加热,将生成的气体全部通过足量的澄清石灰水,反应一段时间后共收集到1.12 L气体(标准状况),生成沉淀的质量为5.00 g。下列说法正确的是A.反应后的固体混合物中还含有碳 | B.反应后的固体混合物总质量为13.6 g | C.反应后的固体混合物中氧化物的物质的量为0.05 mol | D.反应后的固体混合物中单质Cu的质量为12.8 g |
|
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:
沉淀物
| Fe(OH)3
| Fe(OH)2
| Al(OH)3
| 开始沉淀
| 2.3
| 7.5
| 3.4
| 完全沉淀
| 3.2
| 9.7
| 4.4
| 回答下列问题: (1)反应I溶液中存在的金属阳离子有__________________。 (2)加入NaHCO3的目的是调节pH,使溶液中的______(填“Fe3+”、“Fe2+”或“A13+”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是_____________。 (3)反应II的离子方程式为__________。在实际生产中,反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量,O2与NaNO2在反应中均作为________。若参与反应的O2有11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2物质的量为__________。 (4)碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2+离子,可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合离子。该水解反应的离子方程式为__________________________。 |
某混合液中含有等物质的量的CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3。已知下表数据:下列叙述正确的是
物质(25℃)
| Cu(OH)2
| Fe(OH)2
| Fe(OH)3
| Ksp
| 2.2×10-20
| 8.0×10-16
| 4.0×10-38
| 完全沉淀时的pH
| ≥6.4
| ≥9.6
| 3~4
| A.混合溶液中:c(SO42-):[ c(Cu2+) +c(Fe3+) +c(Fe2+)]=5:4 B.若向混合溶液中加入铁粉,不可能观察到红色固体析出 C.若向混合溶液中加入足量氯水,调节pH到3~4后过滤,得到纯净的CuSO4溶液 D.若向混合溶液中逐滴加入烧碱溶液,首先生成Fe(OH)3沉淀 |
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