Question

銅單質及其化合物是應用極其廣泛的物質。

(1)銅是氫后金屬，不能與鹽酸發生置換反應，但將單質銅置于濃氫碘酸中，會有可燃性氣體及白色沉淀生成，又知氧化性：Cu2＋>I2，則銅與氫碘酸反應的化學方程式為____________________________________________________。

(2)已知Cu2O能溶于醋酸溶液或鹽酸中，同時得到藍色溶液和紅色固體，則Cu2O與稀硫酸反應的離子方程式為____________________________________；

Cu2O與稀硝酸反應的離子方程式為_____________________________；

只用稀硫酸來確定某紅色固體是 Cu2O與Cu組成的混合物的方法：稱取m g該紅色固體置于足量稀硫酸中，充分反應后過濾，然后___________________。

 

(3)Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制取Cu2O的電解裝置如圖所示，電解總反應：2Cu＋H2O電解,Cu2O＋H2↑，則石墨應與電源的________極相連，銅電極上的電極反應式為________；電解過程中，陰極區周圍溶液pH________(填“變大”、“變小”或“不變”)。

(4)現向Cu、Cu2O、CuO組成的混合物中加入1 L 0.6 mol/L HNO3恰好使混合物溶解，同時收集到2 240 mL NO(標準狀況)。若將上述混合物用足量的氫氣還原，所得固體的質量為________；若混合物中含有0.1 mol Cu，將該混合物與稀硫酸充分反應，至少消耗硫酸的物質的量為________。

 

Answer 1

　(1)2Cu＋2HI=2CuI＋H2↑

(2)Cu2O＋2H＋=Cu＋H2O＋Cu2＋　3Cu2O＋14H＋＋2NO3—=6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O　洗滌、干燥剩余固體后稱量，固體質量大于4m/9 g

(3)負　2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O　變大

(4)16 g　0.1 mol

【解析】　(1)由題中信息知生成的氣體產物是氫氣，則白色沉淀是銅的化合物 CuI，相應的反應為置換反應。

(2)Cu2O中銅為＋1價，Cu2O與稀硫酸反應生成的單質銅為紅色固體，生成的銅鹽溶液呈藍色。由于題目提供了樣品的質量且限定試劑只用稀硫酸，故應從反應結束后剩余固體的質量角度考慮鑒定結果：若紅色固體只是Cu2O，則與稀硫酸充分反應后得到固體的質量為 64m/144g＝4m/9g，若最終固體的質量大于4m/9 g，則該紅色固體為混合物。(3)從電解總反應知：Cu被氧化，銅電極作陽極，電極反應式為2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O，石墨應與電源負極相連，陰極上消耗H＋產生H2，故陰極周圍pH變大。(4)混合物與稀硝酸反應生成0.1 mol NO，由氮元素守恒知生成Cu(NO3)2的物質的量為(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銅元素；故混合物被氫氣還原后可得到0.25 mol Cu，其質量為16 g。依據得失電子守恒原理得，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，則0.05 mol Cu2O、0.05 mol CuO與稀硫酸反應后生成0.1 mol CuSO4，則至少需要0.1 mol硫酸。