Question

某同學在學習硝酸與硫酸時，對兩種酸與銅的反應情況進行研究，試完成下列各題。
（1）在甲、乙兩個燒杯中，分別裝入40mL濃度均為2mol·L^－1的稀硫酸和稀硝酸，并向其中各加入 4g束狀銅絲，觀察現象，試完成下列實驗報告：

（2）充分反應后，將甲、乙燒杯混合，再使之充分反應，最終所得溶液溶質為____     ，剩余固體總質量為           g
（3）若甲中硫酸溶液體積V（V>40mL）可變，其余數據不變，則：
①當甲、乙燒杯混合充分反應后，溶液中只有一種溶質時，V=____    mL，若要將溶液中的Cu²⁺沉淀完全，應加NaOH使溶液的pH至少為____     。已知K_sP[Cu（OH）₂]=2.2×l0^－20,1g=0.7）
②能否通過硫酸溶液體積的改變，使銅絲在甲、乙燒杯混合充分反應后完全溶解? 試寫出推理過程________                                      。

Answer 1

26．（1）甲：稀硫酸只能表現酸的氧化性，而銅排在金屬活動順序表氫之后，不能將氫置換出來
（1分）。  乙：銅絲逐漸溶解，銅絲表面有氣泡產生，溶液顏色變藍（1分）；
（2）CuSO₄，Cu(NO₃)₂（2分）；2.24（2分）（3）①60（2分）  6.7（2分）②否（1分）。（3分）

解析試題分析：（1）甲：由于稀硫酸只能表現酸的氧化性，而銅排在金屬活動順序表氫之后，所以不能將氫置換出來。乙：由于硝酸是氧化性酸，能氧化金屬銅，因此實驗現象是銅絲逐漸溶解，銅絲表面有氣泡產生，溶液顏色變藍。
（2）硝酸和硫酸的物質的量是0.04L×2mol/L＝0.08mol，其中NO₃^－的物質的量是0.08mol，氫離子的物質的量是0.24mol，根據方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^－=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知氫離子不足，NO₃^－過量，所以能溶解銅的質量＝×0.24mol×64g/mol＝5.76g＜8g，所以銅過量，剩余銅的質量＝8g－5.76g＝2.24g，1其中溶液中最終所得溶液溶質為CuSO₄、Cu(NO₃)₂。
（3）①若溶液中溶質只有一種，則該溶質應該是硫酸銅。根據離子方程式3Cu＋8H⁺＋2NO₃^－=3Cu²⁺＋2NO↑＋4H₂O可知，需要氫離子的物質的量是0.08mol×4＝0.032mol，其中硫酸提供的氫離子是0.032mol－0.08mol＝0.24mol，所以硫酸的物質的量＝0.24mol÷2＝0.12mol，則硫酸溶液的體積＝0.12mol÷2mol/L＝0.06L＝60ml。當溶液中銅離子濃度小于或等于10^－5mol/L時可以看作銅離子完全沉淀，則根據溶度積常數可知，此時溶液中c(OH^－)＝＝×10^－8mol/L，則c(H⁺)＝，因此pH＝6＋1g＝6.7。
②乙燒杯的中的NO₃^－共40mL×10^-3L/mL×2mol/L＝0.08mol，據離子方程式3Cu＋8H⁺＋2NO₃^－=3Cu²⁺＋2NO↑＋4H₂O，最多可氧化的Cu的質量為0.08mol××64g/mol＝7.68g，小于兩燒杯中銅絲的總質量，故無法讓銅溶解完。
考點：考查銅、硝酸、硫酸的性質；銅與硝酸反應的計算；溶度積常數的應用等