【題目】實驗室開放日,化學(xué)小組的同學(xué)來到實驗室,對酸的性質(zhì)很感興趣,向老師提出研究硝酸的性質(zhì),老師高興答應(yīng)并帶領(lǐng)同學(xué)們進行了硝酸性質(zhì)的實驗探究。

【實驗設(shè)計】

(1)將石蕊試液滴入稀硝酸中,預(yù)計石蕊試液由紫色變 。

(2)將Zn片投入稀硝酸中,預(yù)計將產(chǎn)生氫氣。

【實驗驗證】

同學(xué)們按上述設(shè)計做了實驗,卻發(fā)現(xiàn)石蕊變色后一會兒即褪去,Zn片投入稀HNO4后,溶液中冒出氣泡,產(chǎn)生無色氣體A,在試管口氣體A變成紅棕色有刺激性氣味的氣體B

【提出問題】

(1)石蕊試液變色后為何會褪色?

(2)上述產(chǎn)生的無色氣體是什么?硝酸具有哪些特性?

【查閱資料】

看到如此異常的現(xiàn)象,在老師的指導(dǎo)下,同學(xué)們上網(wǎng)查到了下列資料:

(1)硝酸可與Zn、Cu等多種金屬反應(yīng)生成相應(yīng)的硝酸鹽,但不生成H2。

(2)含氮元素的某些氣態(tài)物質(zhì)的物理性質(zhì)

NH3

N2

NO

NO2

顏色

無色

無色

無色

紅棕色

溶解性

極易溶于水

不溶于水

不溶于水

可溶于水或硝酸

【猜想與分析】

(1)小明同學(xué)認(rèn)為石蕊變色后又褪色的原因是由于試管不干凈,含有其他雜質(zhì)造成的,要證明小明的觀點,應(yīng)進行的操作是 。

(2)大家一致認(rèn)同了紅棕色氣體B是NO2,但對于無色氣體A及變化的原因有不同的看法:

小麗同學(xué)認(rèn)為A是NH3,但遭到了大家的一致反對,原因是

小強同學(xué)認(rèn)為A的N2,也遭到大家的一致反對,原因是

經(jīng)討論,最終大家獲得了A是NO,NO在試管口遇氧氣生成NO2的共識

【實驗探究】

小紅同學(xué)對硝酸與Cu反應(yīng)很感興趣,便取了一小塊Cu片投入稀HNO3中,發(fā)現(xiàn)Cu片溶解,也出現(xiàn)了上述Zn與稀HNO3反應(yīng)的類似現(xiàn)象,確認(rèn)生成了NO,并在老師的幫助下,測出恰好反應(yīng)的Cu和HNO3的質(zhì)量比為8:21,由此獲得了Cu與稀HNO3的反應(yīng)化學(xué)方程式 。

【交流與反思】

根據(jù)探究結(jié)果,請你解釋稀HCl跟Cu不反應(yīng)而稀HNO3卻能跟Cu反應(yīng)的原因

。

【答案】

【實驗設(shè)計】(1)紅

【猜想與分析】

(1)取少量稀HNO3于干凈的試管中,滴入石蕊試液。觀察實驗現(xiàn)象(或用干凈的試管重復(fù)上述實驗)

(2)NH3極易溶于水,大多數(shù)氣體會溶解在稀HNO3。且在常溫下NH3不易被氧化成NO2

N2的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,常溫下,N2在空氣中不能氧化成NO2

【實驗探究】 3Cu+8HNO3=3Cu (NO32+2NO↑+4H2O

【交流與反思】

銅不與稀HCl發(fā)生置換反應(yīng),是因為銅的金屬活動性弱于氫。而稀HNO3具有強的氧化性,能與Cu發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成NO等物質(zhì)

【解析】

試題分析:

【實驗設(shè)計】(1)石蕊遇酸性溶液會變紅,稀硝酸溶液呈酸性所以石蕊會變紅;

【猜想與分析】(1)設(shè)計一個干凈的試管進行對比試驗,從而確定是否是雜質(zhì)影響了溶液顏色的變化,其操作為:取少量稀HNO3于干凈的試管中,滴入石蕊試液。觀察實驗現(xiàn)象(或用干凈的試管重復(fù)上述實驗);

(2)依據(jù)氮元素某些氣態(tài)物質(zhì)的物理性質(zhì)可知:氨氣極易溶于水,且不易被氧化,所以該氣體不可能是氨氣;由于氮氣化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,所以常溫下N2在空氣中不能直接被氧化成NO2;依據(jù)題干中的信息可知該反應(yīng)的反應(yīng)物是一氧化氮和氧氣產(chǎn)物是二氧化氮,其方程式為:2NO+O2=2NO2。

【實驗探究】由題干信息可知反應(yīng)物是銅與硝酸與生成物是硝酸銅一氧化氮和水,設(shè)該方程式中銅與硝酸的化學(xué)計量數(shù)分別為x、y,則,可得,據(jù)此的此反應(yīng)的方程是3Cu+ 8HNO3= 3Cu (NO32+2NO↑+4H2O;

【交流與反思】依據(jù)銅的金屬活動性可知銅的活動性在氫后,所以不會與鹽酸反應(yīng)生成氫氣,但由于硝酸具有強氧化性,所以能與銅反應(yīng)生成一氧化氮等物質(zhì)

練習(xí)冊系列答案
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