Question

【題目】【2016年山東省泰安市】實驗室開放日，化學小組的同學來到實驗室，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 色。

（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）小明同學認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：

①小麗同學認為A是NH3，但遭到了大家的一致反對，原因是 。

②小強同學認為A的N2，也遭到大家的一致反對，原因是 。

③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

。

Answer 1

【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）①NH3極易溶于水，大多數(shù)氣體會溶解在稀HNO3中。且在常溫下NH3不易被氧化成NO2②N2的化學性質(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 （NO3）2+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】【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：①氨氣極易溶于水，且不易被氧化，所以該氣體不可能是氨氣；②由于氮氣化學性質(zhì)很穩(wěn)定，所以常溫下N2在空氣中不能直接被氧化成NO2；③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 （NO3）2+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)