Question

【題目】銅是生命必要的元素，也是人類最早使用的金屬之一，西漢時期《淮南萬畢術》里就有“曾青得鐵，則化為銅”的記載，曾青可能是碳酸銅一類物質，把其溶于酸中得溶液，當把鐵粉投入此溶液即可得銅。

(1)根據學過的化學知識，寫出該過程的離子方程式：________。

(2)在化學反應中，銅元素可表現為0、＋1、＋2。Cu2+ 的未成對電子數有______個,向硫酸銅溶液中加入過量的氨水可以得到 [Cu(NH3)4]SO4 溶液，[Cu(NH3)4]2+的結構簡式為___。

(3)向[Cu(NH3)4]SO4 水溶液中通入SO2 氣體至溶液呈微酸性，析出白色沉淀CuNH4SO3。反應化學方程式為 _____________。

(4)CuNH4SO3 與足量的硫酸混合并微熱，得到金屬Cu等物質，本法制得的Cu呈超細粉末狀，有重要用途，寫出該反應的離子方程式________，若該反應在密閉容器中進行，且酸量充足，計算反應物中Cu元素變成超細粉末Cu的轉化率_______，理由是__________。

Answer 1

【答案】CuCO3＋2H＋===Cu2＋＋CO2↑＋H2O Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu12[Cu(NH3)4]SO4 +3SO2 +4H2O=2CuNH4SO3↓+3(NH4)2SO42CuNH4SO3 +4H+=Cu2＋＋Cu +2SO2↑ ＋2H2O＋2NH4+100％在密閉容器中，生成的SO2將Cu2＋還原為Cu，Cu+再歧化，循環往復，因為SO2 循環使用直到所有的Cu2＋成為Cu

【解析】

(1)碳酸銅與酸反應生成銅鹽、二氧化碳和水，銅鹽與鐵粉反應生成亞鐵鹽和銅，該過程的離子方程式：CuCO3＋2H＋=Cu2＋＋CO2↑＋H2O、 Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu；（2）銅的價電子排布是3d104s1，這是因為3d軌道全充滿的原因，而失電子時從4s開始，失兩個電子，變成3d9，3d共有5個軌道，8個電子成4對，只有1個未成對；[Cu(NH3)4]2+的結構簡式為；(3)向[Cu(NH3)4]SO4 水溶液中通入SO2 氣體至溶液呈微酸性，微酸性是生成的硫酸銨水解呈酸性，析出白色沉淀CuNH4SO3。反應化學方程式為2[Cu(NH3)4]SO4 +3SO2 +4H2O=2CuNH4SO3↓+3(NH4)2SO4；(4)CuNH4SO3 與足量的硫酸混合并微熱，得到金屬Cu等物質，該反應的離子方程式為2CuNH4SO3 +4H+=Cu2＋＋Cu +2SO2↑ ＋2H2O＋2NH4+，若該反應在密閉容器中進行，且酸量充足，反應物中Cu元素變成超細粉末Cu的轉化率為100%，理由是在密閉容器中，生成的SO2將Cu2＋還原為Cu，Cu+再歧化，循環往復，因為SO2 循環使用直到所有的Cu2＋成為Cu。