Question

常溫時，將amol Fe與amol Cu投入含bmol HNO₃的濃硝酸中，經(jīng)一段時間后，使它們恰好完全反應，已知反應后溶液中Fe³⁺與Fe²⁺的物質(zhì)的量相等，HNO₃的還原產(chǎn)物為NO和NO₂，且不考慮NO₂轉(zhuǎn)化為N₂O₄。反應中可產(chǎn)生氣體560mL，將該氣體溶于水，充分反應后，氣體體積減少224mL（氣體體積均為標準狀況下體積），求a、b的值。

以銅、硝酸、硝酸銀、水、空氣為原料，可用多種方法制取硝酸銅。

（1）列舉4種方法，用化學方程式表示。

（2）從環(huán)境保護和經(jīng)濟效益角度考慮，制取大量的硝酸銅最宜采用哪種方法，并說明原因。

 

Answer 1

答案：
解析：

解：常溫時，將Fe和Cu投入濃硝酸中，由于Fe發(fā)生鈍化，首先發(fā)生的反應為： Cu+4HNO3（濃）═Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 待硝酸濃度降低以后，隨之發(fā)生的反應為： Fe+4HNO3（�。┄TFe(NO3)3+NO↑+2H2O 3Fe+8HNO3（稀）═3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O 3Cu+8HNO3（�。┄T3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O n(NO)+n(NO)==0.025mol 由氣體體積差量法： 3NO2+H2O═2HNO3+NO      DV 3mol                       2´22.4L n(NO2)                     0.224L n(NO2)=0.015mol n(NO)=0.025mol-0.015mol=0.01mol 據(jù)得失電子守恒： 2n(Cu2+)+2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=3n(NO)+n(NO2) 2´amol+2´mol+3´ mol=3´0.01mol+0.015mol a=0.01 b值可用兩種方法求得： 解法一：反應消耗的HNO3 n(HNO3)=2n(Cu2+)+2n(Fe2+)+3n(Fe3+)+n(NO)+n(NO2) =4.5amol+0.025mol=4.5´0.01mol+0.025mol=0.07mol 即b=0.07 解法二：考察Fe、Cu與稀HNO3的三個反應，參加反應的HNO3的量均為被還原HNO3的量（即NO的量）的4倍，所以 n(HNO3)=2n(NO2)+4n(NO)        =2´0.015mol+4´0.01mol        =0.07mol （1）①Cu+4HNO3（濃）═Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ②3Cu+8HNO3（�。┄T3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ③Cu+2AgNO3═Cu(NO3)2+2Ag ④2Cu+O22CuO CuO+2HNO3═Cu(  NO3)2+H2O （1）       對于上述反應，③需要用昂貴的AgNO3，從經(jīng)濟角度看不合適。而對①、②、④進行比較，若要制取1mol Cu(NO3)2，消耗HNO3的物質(zhì)的量分別 為4mol、mol、2mol，且①、②反應中產(chǎn)生的NO、NO污染環(huán)境。故采用④較適宜。