将一定质量的镁铜合金加入到稀硝酸中,两者恰好完全反应,假设反应过程中还原产物全是NO,向所得溶液中加入物质的量浓度为3 mol·L-1 NaOH溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g,则下列有关叙述中正确的是( )
A.加入合金的质量不可能为6.4 g
B.参加反应的硝酸的物质的量为0.1 mol
C.沉淀完全时消耗NaOH溶液的体积为150 mL
D.溶解合金时收集到NO气体的体积在标准状况下为2.24 L
D
【分析】
将一定量的镁和铜合金加入到稀HNO3中,二者恰好反应,金属、硝酸都没有剩余,反应中还原产物只有NO,发生反应:3Mg+8HNO3(稀)═3Mg(NO3)2+2NO↑+4H2O、3Cu+8HNO3(稀)═3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O;向反应后的溶液中加入3mol/LNaOH溶液至沉淀完全,发生反应:Mg(NO3)2+2NaOH═Mg(OH)2↓+2NaNO3、Cu(NO3)2+2NaOH═Cu(OH)2↓+2NaNO3,沉淀为氢氧化镁和氢氧化铜,生成沉淀的质量比原合金的质量增加5.1g,则氢氧化镁和氢氧化铜含有氢氧根的质量为5.1g,氢氧根的物质的量为=0.3mol,根据电子转移守恒,则镁和铜的总的物质的量为=0.15mol,生成NO为=0.1mol。
【详解】
A.镁和铜的总的物质的量为0.15mol,假定全为镁,质量为0.15mol×24g/mol=3.6g,若全为铜,质量为0.15mol×64g/mol=9.6g,所以参加反应的金属的总质量(m)为3.6g<m<9.6g,则合金的质量可能为6.4g,A错误;
B.根据方程式可知参加反应的n反应(HNO3)=n(金属)=×0.15mol=0.4mol,故B错误;
C.加入的氢氧化钠恰好与硝酸镁、硝酸铜反应,由上述分析可知,加入的NaOH为0.3mol,故加入NaO溶液的体积为=0.1L=100mL,C错误;
D.标准状况下0.1molNO的体积为2.24L,D正确。
故选D,
铜元素:
在元素周期表中的位置:铜的原子序数29,位于周期表中第四周期,第IB族。
(1)物理性质:有金属光泽,紫红色固体,密度较大,导电导热性能很好,具有很好的延展性,铜属于重金属、有色金属、常见金属,不能被磁铁吸引。
(2)化学性质: 铜常见的化合价为+1价和+2价
①在加热条件下,铜可与多种非金属单质反应。一般来说,遇到氧化性较弱的非金属,铜显较低化合价;遇到氧化性较强的非金属,铜显较高化合价。例如:与强氧化剂反应(如Cl2 Br2等)生成+2价铜的化合物。如:
Cu+Cl2CuCl2 2Cu+O22CuO
②铜与酸反应:铜只能被氧化性酸中的中心元素氧化。例如:
③铜与盐溶液反应:
Cu+2AgCl=CuCl2+2Ag
铜与铜的化合物之间的转换图:
铜与铁的对比:
从金属活性顺序表:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au可知,金属铁的金属活性比铜强,所以单质Fe可以从Cu的溶液中还原出单质来,例如: Fe+CuCl2FeCl2+Cu
即Fe的还原性强于Cu
铜与浓硫酸和稀硫酸的反应:
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
2Cu+O2+2H2SO4(稀)2CuSO4+2H2O
注意:从金属活性顺序表:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au 可知,铜不能与稀硫酸发生反应,但是在有氧气和加热的条件下可以反应
铜的制备和精炼:
(1)工业炼铜法:CuO+COCu+CO2
(2)湿法炼铜:Fe+CuSO4FeSO4+Cu
(3)高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):
2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)
2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑
备注:粗铜中铜的的含量为99.5%-99.7%,主要含有Ag、Zn、Au等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%-99.98%的铜,原理为用粗铜作阳极,失去电子变为Cu2+,用纯铜棒作阴极即可得精铜。
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某小组同学通过实验研究FeCl3溶液与Cu粉发生的氧化还原反应。实验记录如下:
序号 | I | II | III |
实验步骤 |
充分振荡,加入2mL蒸馏水 |
充分振荡,加入2mL蒸馏水 |
充分振荡,加入2mL蒸馏水 |
实验现象 | 铜粉消失,溶液黄色变浅,加入蒸馏水后无明显现象 | 铜粉有剩余,溶液黄色褪去,加入蒸馏水后生成白色沉淀 | 铜粉有剩余,溶液黄色褪去,变成蓝色,加入蒸馏水后无白色沉淀 |
下列说法不正确的是
A.实验I、II、III中均涉及Fe3+被还原
B.对比实验I、II说明白色沉淀的产生与铜粉的量有关
C.实验II、III中加入蒸馏水后c(Cu2+)相同
D.向实验III反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现白色沉淀