某同学在学习硝酸与硫酸时,对两种酸与铜的反应情况进行研究,试完成下列各题。
(1)在甲、乙两个烧杯中,分别装入40mL浓度均为2mol·L-1的稀硫酸和稀硝酸,并向其中各加入 4g束状铜丝,观察现象,试完成下列实验报告:
(2)充分反应后,将甲、乙烧杯混合,再使之充分反应,最终所得溶液溶质为____ ,剩余固体总质量为
g
(3)若甲中硫酸溶液体积V(V>40mL)可变,其余数据不变,则:
①当甲、乙烧杯混合充分反应后,溶液中只有一种溶质时,V=____ mL,若要将溶液中的Cu2+沉淀完全,应加NaOH使溶液的pH至少为____
。已知KsP[Cu(OH)2]=2.2×l0-20,1g =0.7)
②能否通过硫酸溶液体积的改变,使铜丝在甲、乙烧杯混合充分反应后完全溶解? 试写出推理过程________
。
答案:
26.(1)甲:稀硫酸只能表现酸的氧化性,而铜排在金属活动顺序表氢之后,不能将氢置换出来
(1分)。 乙:铜丝逐渐溶解,铜丝表面有气泡产生,溶液颜色变蓝(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】
试题分析:(1)甲:由于稀硫酸只能表现酸的氧化性,而铜排在金属活动顺序表氢之后,所以不能将氢置换出来。乙:由于硝酸是氧化性酸,能氧化金属铜,因此实验现象是铜丝逐渐溶解,铜丝表面有气泡产生,溶液颜色变蓝。
(2)硝酸和硫酸的物质的量是0.04L×2mol/L=0.08mol,其中NO3-的物质的量是0.08mol,氢离子的物质的量是0.24mol,根据方程式3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O可知氢离子不足,NO3-过量,所以能溶解铜的质量=×0.24mol×64g/mol=5.76g<8g,所以铜过量,剩余铜的质量=8g-5.76g=2.24g,1其中溶液中最终所得溶液溶质为CuSO4、Cu(NO3)2。
(3)①若溶液中溶质只有一种,则该溶质应该是硫酸铜。根据离子方程式3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O可知,需要氢离子的物质的量是0.08mol×4=0.032mol,其中硫酸提供的氢离子是0.032mol-0.08mol=0.24mol,所以硫酸的物质的量=0.24mol÷2=0.12mol,则硫酸溶液的体积=0.12mol÷2mol/L=0.06L=60ml。当溶液中铜离子浓度小于或等于10-5mol/L时可以看作铜离子完全沉淀,则根据溶度积常数可知,此时溶液中c(OH-)==×10-8mol/L,则c(H+)=,因此pH=6+1g=6.7。
②乙烧杯的中的NO3-共40mL×10-3L/mL×2mol/L=0.08mol,据离子方程式3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,最多可氧化的Cu的质量为0.08mol××64g/mol=7.68g,小于两烧杯中铜丝的总质量,故无法让铜溶解完。
考点:考查铜、硝酸、硫酸的性质;铜与硝酸反应的计算;溶度积常数的应用等