2024高一化学实验12铜与浓硫酸硝酸的反应学案

试验12 铜与浓硫酸、硝酸的反应
1．下列现象或事实可用同一原理说明的是（）
A．浓硫酸和浓盐酸长期暴露在空气中浓度降低
B．氯水和活性炭使红墨水褪色
C．铁片和铝片置于冷的浓硫酸中均无明显现象
D．二氧化硫和过氧化钠使品红褪色
【答案】C
【解析】A．浓硫酸具有吸水性，浓度降低是因溶剂增多，而浓盐酸易挥发浓度减小是因溶质削减，缘由不同，A错误；B．氯水中HClO具有强氧化性使红墨水褪色，而活性炭具有吸附性使红墨水褪色，原理不同，B错误；C．铁片和铝片置于冷的浓硫酸中均无明显现象，均是因为发生了钝化，原理相同，C正确；D．过氧化钠具有强氧化性，能使品红褪色，二氧化硫能使品红溶液褪色，发生的是非氧化还原反应，原理不相同，D错。

答案选C。

2．有关铜与浓硫酸的反应下列说法错误的是（）
A．该反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
B．浓硫酸在反应中既体现出氧化性，又体现出酸性
C．标准状况下，lmol铜和2mol浓硫酸充分反应可得22.4L气体
D．1mol铜和足量浓硫酸反应，转移电子个数为2N A
【答案】C
【解析】A ．铜与浓硫酸反应的化学方程式为：Cu ＋2H 2SO 4(浓)===△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ，
由化学方程式可知，Cu 元素的化合价从0价上升到+2价，Cu 为还原剂，S 元素的化合价一部分从+6价降低到+4价，一部分化合价不变，浓硫酸为氧化剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1，故A 正确；B ．由化学方程式可知，浓硫酸与铜反应生成硫酸铜和二氧化硫，生成硫酸铜体现了浓硫酸的酸性，生成二氧化硫体现了浓硫酸的氧化性，故B 正确；C ．lmol 铜和2mol 浓硫酸充分反应，随着反应的进行，浓硫酸变成稀硫酸，反应停止，铜和硫酸均不能完全反应，则产生的气体在标准状况下小于22.4L ，故C 错误；D ．Cu 元素的化合价从0价上升到+2价，1mol 铜和足量浓硫酸反应，转移电子2mol ，转移电子个数为2N A ，故D 正确；答案选C 。

3．将足量的铜片与100mL 18mol ·L −1
浓硫酸加热充分反应，收集到标准状况下的2SO 气体VL ，下列对此反应的有关说法中错误的是（）
A ．该反应体现了浓硫酸的酸性和强氧化性
B ．反应结束后两种反应物均有剩余
C ．被还原的硫酸为V 22.4
mol D ．参与反应的Cu 为0.9mol
【答案】D
【解析】浓硫酸中n(H 2SO 4)=0.1L×18mol ·L −1=1.8mol ，反应的方程式为Cu+2H 2SO 4(浓) ===△CuSO 4+SO 2↑+2H 2O 。

A ．由反应Cu+2H 2SO 4(浓)===△CuSO 4+SO 2↑+2H 2O ，则该反应体现了浓硫酸的酸性和强氧化性，故A 正确；B ．反应结束后铜过量有剩余，硫酸的浓度渐渐降低，而铜与稀硫酸并不反应，则硫酸也有剩余，剩余两种反应物均有剩余，故B 正确；C ．由反应
Cu+2H 2SO 4(浓)===△CuSO 4+SO 2↑+2H 2O ，被还原的硫酸为V 22.4
mol ，故C 正确；D ．随着反应的进行，硫酸的浓度渐渐降低，而铜与稀硫酸并不反应，因此，被还原的硫酸的物质的量应小于一半，即小于0.9mol ，则参与反应的Cu 也小于0.9mol ；参与反应的Cu 小于0.9mol ，故D 错误；故选D 。

4．在常温下，下列操作中不能区分浓硫酸和稀硫酸的是（）
A ．分别加入铁片
B ．分别加入蔗糖
C ．分别加入铜片
D ．分别加入硫酸铜晶体
【答案】C
【解析】A ．常温下，铁和稀硫酸反应生成氢气，铁和浓硫酸发生钝化现象，现象不同，所以可以区分，故A 错误；B ．浓硫酸具有强氧化性、脱水性，能使蔗糖被氧化而变黑，稀硫酸不能使蔗糖被氧化，所以现象不同，可以区分，故B 正确；C ．常温下，铜不与浓硫酸反应。

浓硫酸、稀硫酸都是无色液体，所以视察外表无法区分，故C 错误；D ．浓硫酸具有吸水性，能使硫酸铜晶体变为无色，而稀硫酸不能使硫酸铜晶体变为无色，现象不同，可以区分，故D 错误；故选C 。

5．工业上制取硫酸铜不是干脆用浓硫酸与铜反应，而是将铜丝浸入稀硫酸中并不断地从容器下部吹入细小的空气泡，这样做的优点是（）
①节约能源 ②不产生污染大气的二氧化硫 ③提高了硫酸的利用率 ④提高了铜的利用率
A ．①②
B ．③④
C ．①②③
D ．全部
【答案】C
【解析】此方法符合“绿色化学”的宗旨，从制备的各个环节中都能防止污染和奢侈。

浓硫酸与铜加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，二氧化硫有毒，对环境有危害；将铜丝浸入稀硫酸中并不断地从容器下部吹入细小的空气泡，铜、氧气和稀硫酸共同反应生成硫酸铜和水，不产生有害气体，避开对环境的污染，同时提高了硫酸的利用率，节约了能源，①②③均符合题意，C 正确；正确选项C 。

6．用以下三种途径来制取等质量的硝酸铜。

①铜与稀硝酸反应；
②铜与浓硝酸反应；
③铜先与氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。

以下叙述不正确的是（）
A ．三种途径所消耗铜的质量相等
B ．三种途径所消耗硝酸的物质的量是①>②>③
C ．途径③的制备方法最符合“绿色化学”理念
D ．途径①中被氧化的铜与被还原的硝酸的物质的量之比是3∶2
【答案】B
【解析】制取硝酸铜的有关反应①铜与稀硝酸反应：3Cu+8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2+2 NO↑+4H 2O ；②铜与浓硝酸反应：Cu+4HNO 3(浓) ===Cu(NO 3)2+2NO 2↑+2H 2O ；③铜先与氧气反应
生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应：2Cu+O 2===△2CuO ，CuO+2HNO 3=Cu(NO 3)2+H 2O
；A ．铜元素都生成了硝酸铜，所以制取等量的硝酸铜消耗铜的质量相等，A 正确；B ．依据上述的反应途径结合反应式可知三种途径所消耗硝酸的物质的量是②>①>③，B 错误；C ．途径③的制备方法中原子利用率最高，且没有污染环境的气体产生，所以最符合“绿色化学”理念，C 正确；D ．途径①中被氧化的铜与被还原的硝酸的物质的量之比是3∶2，D 正确，答案选B 。

7．下列对于硝酸的相识，不正确的是（）
A ．浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性
B ．铜与硝酸的反应属于置换反应
C ．硝酸可氧化Fe 2+
D ．可用铁或铝制品盛装浓硝酸
【答案】B
【解析】硝酸具有强氧化性，故A 正确；铜与硝酸没有单质生成不属于置换反应，故B 错误；硝酸可把Fe 2+氧化为Fe 3+，故C 正确；浓硝酸能使铁或铝钝化，可用铁或铝制品盛装浓硝酸，故D 正确。

8．足量的铜与肯定量的浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO 、N 2O 4、NO 2的混合气体，这些气体与1.68LO 2（标准状况）混合后通入水中，全部气体完全被水汲取生成硝酸，则和铜反应的硝酸的物质的量可能是（）
A ．0.55mol
B ．0.4mol
C ．0.6mol
D ．0.65mol
【答案】A
【解析】由题知，铜化合价上升数=硝酸化合价降低数=氧气化合价降低数=1.6822.4×4=0.3mol ，n(Cu)=0.3mol 2
=0.15mol ，和铜反应的硝酸的物质的量=生成Cu(NO 3)2的硝酸的物质的量+发生还原反应的硝酸的物质的量。

（1）硝酸被还原为NO ，硝酸的物质的量为：
0.15×2+0.33
=0.4mol ；（2）硝酸被还原为N 2O 4、NO 2，硝酸物质的量为：0.15×2+0.3=0.6mol；（3）硝酸被还原为NO 、N 2O 4、NO 2的混合气体，硝酸的物质的量为：在0.4-0.6之间。

答案选A 。

9．下列反应的离子方程式书写正确的是（）
A ．盐酸与氨水反应：H ++OH －===H 2O
B ．铜粉与稀硝酸的反应：3Cu+8H ++2NO －3===3Cu 2++2NO↑+4H 2O
C ．Cl 2与H 2O 的反应：Cl 2+H 2O 2H ++Cl －+ClO -
D ．碳酸钙溶液与足量稀盐酸的反应：CO 2－3+2H +===H 2O+CO 2↑
【答案】B
【解析】A．一水合氨为弱电解质，反应的离子方程式为NH3·H2O+H+===NH+4+H2O，故A错误；B．铜粉与稀硝酸反应生成NO，其反应的离子方程式为：3Cu+8H++2NO－3===3Cu2+
+2NO↑+4H2O，故B正确；C．氯气与水反应生成的次氯酸为弱酸，应当用化学式表示，故C 错误；D．盐酸与碳酸钙反应制备二氧化碳的离子反应为CaCO3+2H+===CO2↑+H2O+Ca2+，故D 错误；故选B。

10．下列试验装置不能达到试验目的的是（）
【答案】C
【解析】A．符合制取蒸馏水的原理，A正确；B．二氧化硫易溶于氢氧化钠溶液，使烧瓶中气体压强减小，烧杯中的液体进入烧瓶，产生喷泉，B正确；C．装置中两者受热温度不同，但是碳酸氢钠在较低温度下就能分解而碳酸钠在较高温度下不分解，因此不能说明碳酸钠比碳酸氢钠稳定，故C错误；D．若为放热反应，则试管中气体受热，压强增大，U形管中液面，左边下降，右边上升，故D正确；综上所述，本题答案为C。

11．某化学小组欲进行如下的试验探究金属与浓硫酸反应。

试回答下列问题：
（1）利用上图装置探讨铜与浓硫酸反应，反应的化学方程式为_____________________ ____________________________。

C装置的作用_________________________________。

（2）将上述试验中的铜改为铁，在常温下进行，无明显现象，其缘由是______________ ________________________。

在加热条件下，试验的后阶段可视察到倒立的漏斗边沿有气体冒出，该气体可能为_______。

（3）验证该气体的试验方案如下：
①装置连接依次：X→ ___→___→___→___→a→b→_____；
②能证明上述假设成立的试验现象是_____________。

③某学习小组经过探讨认为该试验方案还不够严谨，你认为是否合理，若合理，则不作答，若不合理，请指出不严谨之处__________________________。

④若把D 中的反应液倾倒入盛水的烧杯中，为氧化其中的某离子，可供选用的试剂：a 、Cl 2；b 、Br 2；c 、稀硫酸和H 2O 2，从无污染角度考虑，你认为合适试剂是______(填字母)，反应的离子反应方程式为_________________________________________________。

【答案】（1）Cu+2H 2SO 4(浓)===△CuSO 4+SO 2↑+2H 2O 汲取尾气，防止污染环境；防倒吸（2）
常温下，浓硫酸使Fe 钝化 H 2
（3）①x→c→d→e→f→a→b→g
②E 中固体由黑色变红色，H 中固体白色变蓝色
③应在h 之后添加一个盛装碱石灰的球形干燥管
④C 2Fe 2++H 2O 2+2H +===2Fe 3+
+2H 2O
【解析】（1）浓硫酸具有强氧化性，在加热条件下与Cu 反应生成CuSO 4、SO 2和H 2O ，故
化学方程式为：Cu+2H 2SO 4(浓)===△CuSO 4+SO 2↑+2H 2O ；C 装置的作用汲取尾气，防止污染环境、
防倒吸；（2）若将上述试验中的铜改为铁，在常温下进行，无明显现象，其缘由是常温下，浓硫酸使Fe 钝化；在加热条件下，试验的后阶段可视察到倒立的漏斗边沿有气体冒出，这是因为试验后阶段浓硫酸变为稀硫酸，稀硫酸与铁反应会产生氢气，故该气体可能为H 2；①若要验证该气体是氢气，依据可供选择的装置及药品，先除去二氧化硫，再吸水干燥，然后通入灼热的氧化铜，最终检验产物是水，所以装置连接依次：x→c→d→e→f→a→b→g；②若E 中(硬质玻璃管)黑色粉末变红，说明生成了铜单质，同时H 中(球形干燥管)固体由白色变为蓝色，说明生成了水，由此可证明上述假设成立；③有不严谨之处，应在h 之后添加一个盛装碱石灰的球形干燥管；④若把D 中的反应液倾倒入盛水的烧杯中，为氧化其中的亚铁离子，选项稀硫酸和H 2O 2时产物为水，无污染故合适，试剂选C ，反应的离子反应方程式为
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。

12．某课外小组打算在试验室配制95mL1.0mol·L−1的硝酸溶液，然后再探讨金属铜与硝酸的反应状况。

（1）配制95mL1.0mol·L−1的硝酸溶液，须要的仪器除烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还须要的玻璃仪器是_____________。

（2）若用10mol·L−1的浓硝酸来配制上述溶液，须要量取浓硝酸的体积是_________mL。

（3）配制过程中，下列操作会引起浓度偏小的是________。

A．定容摇匀后发觉液面低于刻度线，再加水至刻度线
B．定容时俯视容量瓶的刻度线
C．将溶液转入容量瓶后，没有洗涤烧杯和玻璃棒，就进行定容操作
D．容量瓶用蒸馏水洗涤后未烘干
E．量取浓硝酸后，用少量蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液也放入烧杯（4）课外小组同学将制得的硝酸与铜片在下列装置中反应，反应初期视察到大试管中的液体a渐渐变为蓝色，试管上方有浅红棕色气体出现。

①反应初期液体a渐渐变为蓝色是由于反应生成了_________(填化学式)。

②请说明反应初期试管上方有浅红棕色气体出现的理由___________________________ __________________________________________________ (结合化学方程式说明)。

③导致红棕色气体在试管c中颜色消逝的反应方程式为___________________________。

【答案】（1）100mL容量瓶
（2）10.0
（3）AC
（4）①Cu(NO3)2 ②装置中有空气，将NO气体氧化为红棕色的NO2气体，2NO+O2 ===2NO2 ③3NO2+H2O===2HNO3+NO
【解析】（1）试验室没有95mL规格的容量瓶，必需配制100mL，配制100mL1.0 mol·L−1的硝酸溶液步骤为：计算、称量、溶解冷却、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶，用到的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、100ml容量瓶、胶头滴管，所以须要的玻璃仪器是：100mL容量瓶；
（2）配制100mL1.0mol·L−1的硝酸溶液，设须要10mol·L−1的浓硝酸体积为V，则依据溶液稀释过程中溶质的物质的量不变得：100mL×1.0mol·L−1=10mol·L−1×V，解得V=10mL；（3）A．定容摇匀后发觉液面低于刻度线，再加水至刻度线，导致溶液体积偏大，溶液浓度偏低，选项A选；B．定容时俯视容量瓶的刻度线，导致溶液体积偏小，溶液浓度偏高，选项B不选；C．将溶液转入容量瓶后，没有洗涤烧杯和玻璃棒，就进行定容操作，导致部分溶质损耗，溶质的物质的量偏小，溶液浓度偏低，选项C选；D．容量瓶用蒸馏水洗涤后未烘干，对溶质的物质的量和溶液体积都不产生影响，溶液浓度不变，选项D不选；E．量取浓硝酸后，用少量蒸馏水洗涤量筒并将洗涤液也放入烧杯，则相当于所量硝酸偏多，导致所配溶液浓度偏大，选项E不选。

答案选AC；（4）①铜与硝酸反应生成硝酸铜，化学式为Cu(NO3)2；
②装置中有空气，将NO气体氧化为红棕色的NO2气体，2NO+O2===2NO2，即使起先没有NO2而只有NO气体也可能变成红棕色，反应初期试管上方有浅红棕色气体出现；③二氧化氮能够与水反应生成硝酸和一氧化氮，反应方程式：3NO2+H2O===2HNO3+NO，所以红棕色气体在试管c中颜色消逝。