铁铜浓硝酸原电池反应与铜反应除杂质

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如图(甲)是课本中验证铜和浓硝酸反应的装置,图(乙)、图(丙)是某校师生改进后的装置:(1)写出铜和浓硝酸反应的离子方程式______.(2)和图(乙)装置相比,甲装置的缺点是______.(3)为了进一步验证NO2和水的反应,某学生设计了图(丙)装置,对a、b、c三只弹簧夹操作:先关闭弹簧夹______,再打开弹簧夹______,才能使NO2气体充满试管②.(4)图(丙)装置中,当气体充满试管②后,将铜丝提起与溶液脱离,欲使烧杯中的水进入试管②应如何操作______.
题型:问答题难度:中档来源:不详
(1)因铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,故答案为:Cu+4H++2NO3_=Cu2++2NO2↑+2H2O;(2)甲装置不能使反应可控制;不能吸收NO2气体,污染环境,故答案为:①不能使反应可控制②不能吸收NO2气体,污染环境(3)为了NO2气体充满②试管,应先关闭c,然后打开a、b,故答案:关闭c;a、b;(4)为了让二氧化氮与水接触发生反,应先关闭b,再关闭a,然后打开c,用手捂住(热水、热毛巾、加热)试管②,故答案为:先关闭b,再关闭a,然后打开c,用手捂住(热水、热毛巾、加热)试管②;
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据魔方格专家权威分析,试题“如图(甲)是课本中验证铜和浓硝酸反应的装置,图(乙)、图(丙)是某..”主要考查你对&&(浓、稀)硝酸&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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(浓、稀)硝酸
硝酸的分子结构:
化学式(分子式):HNO3,结构式:HO—NO2。 HNO3是由极性键形成的极性分子,故易溶于水,分子问以范德华力结合,固态时为分子晶体。硝酸的物理性质和化学性质:
(1)物理性质:纯硝酸是无色油状液体, 开盖时有烟雾,挥发性酸[沸点低→易挥发→酸雾] 熔点:-42℃,沸点:83℃。密度:1.5 g/cm3,与水任意比互溶,98%的硝酸为发烟硝酸,69%以上的硝酸为浓硝酸。 (2)化学性质: ①具有酸的一些通性:例如: (实验室制CO2气体时,若无稀盐酸可用稀硝酸代替)②不稳定性:HNO3见光或受热发生分解,HNO3越浓,越易分解.硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。有关反应的化学方程式为:③强氧化性:不论是稀HNO3还是浓HNO3,都具有极强的氧化性,HNO3浓度越大,氧化性越强。其氧化性表现在以下几方面 A. 几乎能与所有金属(除Hg、Au外)反应。当HNO3与金属反应时,HNO3被还原的程度(即氮元素化合价降低的程度)取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱。对于同一金属单质而言,HNO3的浓度越小,HNO3被还原的程度越大,氮元素的化合价降低越多。一般反应规律为: &&& 金属 + HNO3(浓) → 硝酸盐 + NO2↑ + H2O &&& 金属 + HNO3(稀) → 硝酸盐 + NO↑ + H2O &&& 较活泼的金属(如Mg、Zn等) + HNO3(极稀) → 硝酸盐 + H2O + N2O↑(或NH3等) 金属与硝酸反应的重要实例为:①该反应较缓慢,反应后溶液显蓝色,反应产生的无色气体遇到空气后变为红棕色(无色的NO被空气氧化为红棕色的NO2)。实验室通常用此反应制取NO气体。②该反应较剧烈,反应过程中有红棕色气体产生。此外,随着反应的进行,硝酸的浓度渐渐变稀,反应产生的气体是NO2、NO等的混合气体。B. 常温下,浓HNO3能将金属Fe、A1钝化,使Fe、A1的表面氧化生成一薄层致密的氧化膜。因此,可用铁或铝制容器盛放浓硝酸,但要注意密封,以防止硝酸挥发变稀后与铁、铝反应。(与浓硫酸相似) C. 浓HNO3与浓盐酸按体积比1∶3配制而成的混合液叫王水。王水溶解金属的能力更强,能溶解金属Pt、Au。D. 能把许多非金属单质(如C、S、P等)氧化,生成最高价含氧酸或最高价非金属氧化物。例如: E.能氧化某些具有还原性的物质,如等,应注意的是NO3-无氧化性,而当NO3-在酸性溶液中时,则具有强氧化性。例如,在Fe(NO3)2溶液中加入盐酸或硫酸,因引入了H+而使Fe2+被氧化为Fe3+;又如,向浓HNO3与足量的Cu反应后形成的Cu(NO3)2中再加入盐酸或硫酸,则剩余的Cu会与后来新形成的稀HNO3继续反应。 F. 能氧化并腐蚀某些有机物,如皮肤、衣服、纸张、橡胶等。因此在使用硝酸(尤其是浓硝酸)时要特别小心,万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上,应立即用大量水冲洗,再用小苏打或肥皂液洗涤。 (3)保存方法:硝酸易挥发,见光或受热易分解,具有强氧化性而腐蚀橡胶,因此,实验室保存硝酸时,应将硝酸盛放在带玻璃塞的棕色试剂瓶中,并贮存在黑暗且温度较低的地方。 (4)用途:硝酸是一种重要的化工原料,可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等。 三大强酸:
几种常见酸的比较:
浓硝酸与稀硝酸的氧化性比较:
由铜与硝酸反应的化学方程式知,浓硝酸被还原为NO2,氮的化合价由+5→+4;而稀硝酸被还原为NO,氮的化合价由+5→+2,由此得出稀硝酸具有更强的氧化能力的结论是错误的。因为氧化剂氧化能力的强弱取决于得电子能力的强弱,而不是本身被还原的程度。实验证明,硝酸越浓,得电子的能力越强,因而其氧化能力越强。如稀硝酸能将HI氧化为I2,而浓硝酸可将HI氧化为HIO3。硝酸在氧化还原反应中,其还原产物可能有多种价态的物质:等,这取决于硝酸的浓度和还原剂还原性的强弱。除前面的实例外,锌与硝酸可发生如下反应:浓硝酸的漂白作用:
在浓硝酸中滴入几滴紫色石蕊试液,微热,可观察到:溶液先变红后褪色,说明浓硝酸具有强氧化性,可以使某些有色物质褪色(氧化漂白)。但一般不用它作漂白剂,因为它还具有强腐蚀性。新制氯水或浓硝酸能使淀粉碘化钾试纸先变蓝后褪色,这不是因为它们的漂白性,而是因为发生了如下的化学反应:这是因为过量的氯水或硝酸又把I2氧化成了HIO3而使试纸褪色的。另外,浓H2SO4遇湿润的蓝色石蕊试纸的现象是先变红后变黑。这是由浓H2SO4的强酸性和脱水性造成的(脱水炭化而变黑)。
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铜与硝酸反应
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硝酸与铜的反应
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物质的相互转化和制备【知识点的认识】物质的相互转化和制备主要是指以氧气、氢气、碳、硫、磷等为代表的非金属单质,以铝、镁、锌、铁、铜为代表的金属单质,以一氧化碳、二氧化碳等为代表的非金属氧化物,以氧化铜、氧化铁等为代表的金属氧化物,以盐酸、硫酸、碳酸等为代表的酸,以氢氧化钠、氢氧化钙等为代表的碱,以氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙等为代表的盐,等等物质之间的相互和制备.物质的相互转化关系和制备如图所示:需要说明的是:图中的各规律为各物质间相互转化的一般规律,具体到某些物质时有些规律要具体分析,未必都能适用.例如,根据图示的物质的相互转化关系,来制备氯化锌和硫酸铜时,能够采用的方法分别有7种和3种(由于不同原因,图示的其它制备盐的方法就不可取了),具体转化是这样的:
金属的性质【知识点的认识】金属的化学性质在初中阶段要求掌握三个:1.金属能与氧气反应(金即使在高温时也不与氧气反应)(1) 铁与氧气的反应:常温下,干燥的空气中铁很难与氧气反应.在潮湿的空气中,铁与氧气发生缓慢氧化而生成铁锈(主要成分:Fe2O3;铁锈呈红色,结构疏松,易吸水,加快铁器的腐蚀);还有铁经过缓慢氧化后,形成的化合物也可认为是氧化铁,即4Fe+3{{O}_{2}}=F{{e}_{2}}{{O}_{3}}.在纯氧中,铁丝能够被点燃,剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体,放出大量的热(在点燃前,先将铁丝打磨,在集气瓶中留有少量细砂或水,防止高温溅落物炸裂瓶底 )即.由上述实验现象,可以看出:“同种物质,在不同的反应条件下,现象可能不同,生成物有可能不同.”(2) 镁与氧气的反应:常温下所看到的镁条呈黑色,用砂纸打磨后呈银白色.做镁条燃烧实验时,要注意用坩埚钳夹持,在下面垫上石棉网.镁条被点燃后,剧烈燃烧,产生耀眼的白光,形成白烟,放出大量的热;即(3) 铝与氧气的反应:铝在空气容易形成致密的氧化物,故其抗腐蚀性能很好.铝箔在纯氧中能够剧烈燃烧,即.(4) 2Cu+{{O}_{2}}+C{{O}_{2}}=Cu{{(OH)}_{2}}C{{O}_{3}}\downarrow 铜与氧气的反应:在加热的情况下,铜能与氧气反应,生成黑色的物质(氧化铜)2Cu+{{O}_{2}}\xrightarrow{\Delta }2CuO.即使在纯氧中,铜也不能被点燃.在潮湿的空气中,铜能被腐蚀,形成绿色粉末状固体--铜绿[Cu2(OH)2CO3];即2Cu+{{O}_{2}}+C{{O}_{2}}=Cu{{(OH)}_{2}}C{{O}_{3}}\downarrow .总之,大多数金属一般都能与氧气反应,只是难易及剧烈程度不同而已,由此可判断金属的活动性强弱;反之亦然.二、金属能与稀盐酸、稀硫酸反应1.镁、铝、锌、铁、铜与稀盐酸的反应:现象、结论如下表所示. 2.镁、铝、锌、铁、铜与稀硫酸的反应:现象、结论如下表所示. 总之,大多数金属一般都能与稀盐酸或稀硫酸反应,根据金属能否与稀盐酸或稀硫酸反应或反应的剧烈程度,可以判断金属的活动性强弱;反之亦然.需要注意的是:(1)金属应是在金属活动性顺序中排在(H)前面的金属;(2)酸应是不具有强氧化性的酸,例如盐酸、稀硫酸,不包括浓硫酸和硝酸;(3)单质铁与酸发生置换反应时生成亚铁盐;(4)K、Ca、Na除与酸反应外,还能与水在常温下发生置换反应,其余金属则不能(初中阶段大体上了解即可).三、金属能与金属化合物溶液(即盐溶液)反应分别将铝丝浸入硫酸铜溶液中、将铜丝浸入硝酸银溶液和硫酸铝溶液中,进行实验.现象、结论下面的图表所示. 总之,部分金属能与金属化合物溶液反应,根据金属能否把另一种金属从它的化合物溶液中置换出来,可以判断金属的活动性强弱;反之亦然.需要注意的是:(1)在金属活动性顺序中只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,而与H的位置无关.但K、Ca、Na等金属例外,由于它们过于活泼,与盐溶液不发生置换反应,而是先与溶液中的水发生置换反应(初中阶段大体上了解即可).如把钠放入硫酸铜溶液中虽然反应[2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4],最终没有单质铜生成.(2)铁与盐溶液发生置换反应时,生成二价亚铁盐.(3)用同种金属置换不同的盐溶液,盐中金属排在金属活动性顺序中较后的金属首先被置换出来.用不同的金属置换同种盐溶液,盐中金属先被排在金属活动性顺序中较前的金属置换出来.另外,若有一种金属和多种混合盐溶液反应,最先反应的是最不活泼的那个金属的盐溶液.例如,锌粒与氯化亚铁和硫酸铜和硝酸汞的混合溶液反应,最先反应的是硝酸汞,当硝酸汞被消耗完时,硫酸铜才与锌粒反应,同理,硫酸铜反应完后,锌才会和氯化亚铁反应.还有,当多种金属与一种盐溶液反应时,最活泼的金属先反应.例如,把打磨光亮的镁带、铝丝、铜丝一起放入硝酸银溶液中,镁被消耗完后,铝才和硝酸银反应,铝反应完后,铜跟硝酸银反应.
书写式、文字表达式、电离方程式【知识点的认识】书写化学方程式的步骤一般有四步:1.根据实验事实,在式子的左、右两边分别写出反应物和生成物的化学式,并在式子的左、右两边之间画一条短线;当反应物或生成物有多种时,中间用加号(即“+”)连接起来.2.配平化学方程式,并检查后,将刚才画的短线改写成等号(表示式子左、右两边每一种元素原子的总数相等).3.标明化学反应发生的条件(因为化学反应只有在一定的条件下才能发生);如点燃、加热(常用“△”号表示)、催化剂、通电等.并且,一般都写在等号的上面,若有两个条件,等号上面写一个下面写一个,等等.4.注明生成物中气体或固体的状态符号(即“↑”、“↓”);一般标注在气体或固体生成物的化学式的右边.但是,如果反应物和生成物中都有气体或固体时,其状态符号就不用标注了.书写文字表达式的步骤一般分为两步:1.根据实验事实,将反应物和生成物的名称分别写在式子的左、右两边,并在式子的左、右两边之间标出一个指向生成物的箭头(即“→”);当反应物或生成物有多种时,中间用加号(即“+”)连接起来.2.标明化学反应发生的条件(因为化学反应只有在一定的条件下才能发生);如点燃、加热、催化剂、通电等.并且,一般都写在箭头的上面,若有两个条件,箭头上面写一个下面写一个,等等.书写电离方程式的步骤一般也分为两步:1.在式子的左、右两边分别写出反应物的化学式和电离产生的阴、阳离子符号,并在式子的左、右两边之间画一条短线;阴、阳离子符号的中间用加号(即“+”)连接起来.2.将阴、阳离子的原形的右下角的个数,分别配在阴、阳离子符号的前面,使阳离子和阴离子所带的正、负电荷的总数相等(即溶液不显电性);检查好后,将刚才画的短线改写成等号即可.当然,也可以,根据阴、阳离子所带的电荷数,利用最小公倍数法,在阴、阳离子符号的前面,配上适当的化学计量数,使阴、阳离子所带的电荷总数相等(即溶液不显电性).
整理教师:&&
举一反三(巩固练习,成绩显著提升,去)
根据问他()知识点分析,
试题“金属铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式如下:Cu+4HNO3(浓...”,相似的试题还有:
金属铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式如下:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O工业上用铜屑和浓硝酸为原料制取硝酸铜,在实际生产中,需把浓硝酸用等体积水稀释.试简答:(1)用稀硝酸而不用浓硝酸的原因:_____(2)从经济效益和环保角度考虑、设计制取硝酸铜的最适宜方法,用化学方程式表示为:_____.
金属铜和浓硝酸、稀硝酸反应的方程式如下:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O&&&(NO、NO2气体都是空气的污染物)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O&&3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O&(NO化合生成NO2)工业上常用铜屑为原料制取硝酸铜,在实际生产中,需把浓硝酸用水稀释.试回答:(1)为什么用稀硝酸而不用浓硝酸:();(2)从经济效益和环保角度考虑、设计制取硝酸铜的最适宜方法:某同学设想:先将铜屑与氧气反应转化为黑色固体,再用硝酸溶解;请写出有关化学方程式为:(),().你认为他这种做法是否可以(简述理由)().
硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料.现有三种制取硝酸铜的实验方案可供选用①铜与稀硝酸反应制取:3Cu+8HNO3(稀)\twolinefrac{&&△&&}{&}3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O②铜与浓硝酸反应制取:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O③首先将铜屑在空气中加热生成氧化铜,氧化铜与稀硝酸反应制取:2Cu+O2\twolinefrac{&&△&&}{&}2CuO,CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O下列说法正确的是()
A.制取等量的硝酸铜,需硝酸的量②最少
B.制取等量的硝酸铜,②产生的有毒气体比①少
C.三种方案中,硝酸的利用率为③>①>②
D.三种方案的反应都可以在铁质容器中进行}

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