【知识点详解】
1. **硝酸的性质及氧化性**:硝酸是一种强氧化性酸,尤其在氧化金属方面表现出显著特性。对于铁而言,常温下浓硝酸能使铁表面形成一层致密的氧化膜,阻止进一步反应,即钝化现象。而铁与稀硝酸或浓硝酸反应时,氧化产物会因硝酸浓度的不同而变化,通常生成NO或NO2。
2. **铜与稀硝酸的反应**:在加热条件下,铜与稀硝酸反应会生成硝酸铜、一氧化氮(NO)和水。反应的离子方程式为3Cu + 8H+ + 2NO3- → 3Cu2+ + 2NO↑ + 4H2O。这个过程可以通过实验装置来观察,例如题中描述的实验装置A用来排除装置中的空气,以防止NO被氧化为NO2。
3. **实验装置的作用**:装置A的主要目的是通过二氧化碳驱赶装置内的空气;装置B中铜丝与稀硝酸反应会产生无色气体NO,并使溶液变蓝;装置E和F用于验证生成气体是否为NO,防止其被氧化;装置D则用于吸收多余的氮氧化物,防止环境污染,同时也有防止倒吸的作用。
4. **硝酸的氧化性多角度分析**:
- **与金属反应**:硝酸几乎能氧化所有金属,不会与Au、Pt等极少数金属反应生成H2,而且还原产物随着硝酸浓度的不同而变化。
- **与非金属反应**:硝酸可以将非金属氧化至最高价态,生成相应的含氧酸或最高价氧化物,伴随NO2的生成。
- **与还原性化合物反应**:硝酸能氧化多种还原性化合物或离子,如HI、HBr、SO2、Fe2+、FeO、Br-、I-、S等。
5. **氧化还原计算**:在铜与硝酸的反应中,可以利用氧化还原反应中的电子守恒定律进行计算。例如,如果有63g硝酸被还原,根据氧化还原反应的比例,可以计算出被氧化的铜的物质的量。
6. **化学计算题**:在解答化学计算题时,关键是要理解化学反应原理,掌握摩尔关系和质量守恒,例如题目中提到的铜与硝酸的反应,通过计算可得被氧化的铜的物质的量。
7. **综合训练**:高考化学复习题组通常包括多种类型的题目,旨在检验考生对知识的理解和应用能力。这道题涉及了硝酸的性质、化学反应的现象描述、氧化还原反应计算等多个知识点,是化学复习的重要组成部分。
含氮化合物在生产生活中的应用尤其是硝酸的性质和氧化性是高中化学学习的重点,通过模拟实验和计算题的训练,可以加深学生对这些概念的理解和运用。在解答相关问题时,要全面考虑反应条件、物质的性质以及化学反应的平衡。