Question

15．以濃硫酸、濃硝酸、粗銅、水和空氣為原料可制得硫酸銅晶體，其過(guò)程如圖所示：

回答下列問(wèn)題：
（4）配平在濾液（Ⅲ）中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：4 NO₂+2H₂O+1O₂=4HNO₃
（5）寫(xiě)出制取硫酸銅的總反應(yīng)方程式：Cu+2HNO₃+H₂SO₄=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O
（6）在上述生產(chǎn)過(guò)程中，被循環(huán)使用的物質(zhì)是HNO₃（或NO₂）．

Answer 1

分析 濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，在硫酸存在下，可與銅反應(yīng)生成硫酸銅、氮氧化物和水，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾可得到硫酸銅晶體，濾液中含有硫酸、硝酸，氮氧化物、氧氣通入濾液中生成硝酸，可循環(huán)使用．
（4）NO₂中N元素的化合價(jià)為+4價(jià)，反應(yīng)后升高到+5價(jià)，氧氣從0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平該反應(yīng)方程式；
（5）反應(yīng)中氮原子完全轉(zhuǎn)化成二氧化氮，硫酸提供氫離子，據(jù)此寫(xiě)出總反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（6）根據(jù)制備流程判斷可以循環(huán)利用的物質(zhì)．

解答 解：濃硝酸具有強(qiáng)氧化性，在硫酸存在下，可與銅反應(yīng)生成硫酸銅、氮氧化物和水，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾可得到硫酸銅晶體，濾液中含有硫酸、硝酸，氮氧化物、氧氣通入濾液中生成硝酸，可循環(huán)使用．
（4）NO₂中N元素的化合價(jià)為+4價(jià)，反應(yīng)后升高到+5價(jià)，化合價(jià)變化為：5-4=1，氧氣從0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，化合價(jià)變化為4價(jià)，則化合價(jià)變化的最小公倍數(shù)為4，則氧氣的系數(shù)為1，NO₂的系數(shù)為4，然后根據(jù)觀察法配平可得：4NO₂+2H₂O+O₂=4HNO₃，
故答案為：4；2；1；4；
（5）Cu與HNO₃（濃）反應(yīng)，只有2molHNO₃被還原，另2molH⁺由H₂SO₄提供，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2HNO₃+H₂SO₄=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2HNO₃+H₂SO₄=CuSO₄+2NO₂↑+2H₂O；
（6）根據(jù)制備流程可知，可以循環(huán)利用的為HNO₃（或NO₂），
故答案為：HNO₃（或NO₂）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)、硫酸銅的制備等知識(shí)，題目難度中等，注意掌握濃硫酸的化學(xué)性質(zhì)，能夠根據(jù)化合價(jià)變化配平氧化還原反應(yīng)，試題培養(yǎng)了學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．