Question

某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計不同實驗方案來研究硝酸的性質(zhì)．
（1）甲組同學(xué)設(shè)計如圖裝置來證實稀硝酸與銅反應(yīng)，步驟如下．
A、檢驗50ml針筒的氣密性．
B、抽出活栓，往針筒內(nèi)放入一小塊銅片，把針筒活栓推到底，將針筒下端玻璃管浸入蒸餾水中，抽拉活栓，吸入約10mL蒸餾水，發(fā)現(xiàn)針筒內(nèi)仍有空氣，然后

針頭朝上倒放

．
C、將針筒下端玻璃管浸入濃硝酸中，抽拉活栓，緩緩吸入4mL濃硝酸，將針筒下端套上橡皮管，然后用鐵夾夾�。�
回答以下相關(guān)問題：
①B中應(yīng)補充的操作是

推活栓，使針頭內(nèi)充滿水

．
②一段時間后在針筒內(nèi)觀察到溶液顏色為藍色，有

無色

色氣體產(chǎn)生．該反應(yīng)的離子方程式為

3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

．
③反應(yīng)停止后，針筒內(nèi)產(chǎn)生了氣體，要驗證產(chǎn)生的氣體是NO，還需進一步進行的操作是

往針筒內(nèi)抽氣，氣體由無色變紅棕色

．
（2）乙組同學(xué)也用此裝置直接抽取濃硝酸和銅反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)溶液是綠色的，為了探究綠色的原因，乙組同學(xué)又做了三組對比實驗，具體如下：

組	m（Cu）/g	硝酸（過量）	溶液顏色
A	1	濃HNO3（4mL）	溶液為綠色
	1	稀HNO3（4mL）	溶液為藍色
B	0.5	濃HNO3（4mL）	溶液為綠色
	1	稀HNO3（4mL）	溶液為藍色
C	2	濃HNO3（4mL）	溶液為綠色
	1	稀HNO3（4mL）	溶液為藍色

根據(jù)乙組同學(xué)三組對比實驗回答問題：
①一種觀點認(rèn)為：這可能是Cu²⁺濃度差異的結(jié)果，你同意這種看法嗎？（填“同意”或“不同意”）

不同意

，原因是

相同質(zhì)量的銅與相同體積且過量的硝酸反應(yīng)生成的銅離子濃度相同

．（結(jié)合表格信息加以闡述）
②另一種觀點認(rèn)為：溶液呈綠色是銅與濃硝酸反應(yīng)時產(chǎn)生的NO₂溶于過量濃硝酸顯黃色，加上和藍色的硝酸銅溶液混在一起，使溶液呈綠色．為了驗證推斷是否正確，三位同學(xué)分別設(shè)計了三種方案，并進行驗證：
方案一：將綠色溶液轉(zhuǎn)移至試管，并給試管加熱片刻，立即看到大量紅棕色氣體產(chǎn)生．認(rèn)為該氣體一定是溶解在溶液中的NO₂，但也有同學(xué)持有異議．請分析原因

過量的硝酸分解會產(chǎn)生紅棕色的NO₂

．
方案二：用雙氧水和二氧化錳制得氧氣，并把氧氣緩緩?fù)ㄈ刖G色溶液中，觀察溶液顏色變?yōu)樗{色．請用方程式表示溶液顏色變化的反應(yīng)原理

4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃

．
方案三：往藍色溶液中緩緩?fù)ㄈ隢O₂氣體，溶液顏色變綠色．
③從環(huán)保的角度看，你認(rèn)為三個方案中最好的是哪一個

方案二

．

Answer 1

分析：（1）要排盡空氣，可以通過把針筒倒放，然后推動活塞即可；硝酸具有強氧化性，能氧化單質(zhì)銅生成硝酸銅，溶液呈藍色，要驗證NO，可利用其極易被氧氣氧化生成紅棕色二氧化氮來實現(xiàn)；
（2）因為反應(yīng)中硝酸過量，而銅的質(zhì)量也是相等的，即生成的硝酸銅的濃度是相同的，說以不可能是因為濃度差異引起，由于硝酸過量，而硝酸是不穩(wěn)定的，在加熱的條件下，硝酸也會分解生成二氧化氮，在氧氣的作用下，生成硝酸，由于消耗了二氧化氮，所以溶液顏色顯藍色，根據(jù)原理可知方案1和3均引起環(huán)境污染，說以方案2是最好的．

解答：解：（1）因空氣不溶于水，要排盡空氣，可以通過把朝上針筒倒放，故答案為：針頭朝上倒放；
①為將針筒內(nèi)氣體排除，應(yīng)推活栓，使針頭內(nèi)充滿水，故答案為：推活栓，使針頭內(nèi)充滿水；
②硝酸具有強氧化性，能氧化單質(zhì)銅生成硝酸銅，溶液呈藍色，生成無色氣體NO，反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：無色；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
③要驗證NO，可利用其極易被氧氣氧化生成紅棕色二氧化氮來實現(xiàn)，方法是往針筒內(nèi)抽氣，氣體由無色變紅棕色，
故答案為：往針筒內(nèi)抽氣，氣體由無色變紅棕色；
（2）①因為反應(yīng)中硝酸過量，而銅的質(zhì)量也是相等的，即生成的硝酸銅的濃度是相同的，
故答案為：不同意；相同質(zhì)量的銅與相同體積且過量的硝酸反應(yīng)生成的銅離子濃度相同；
②硝酸是不穩(wěn)定的，在加熱的條件下，硝酸也會分解生成二氧化氮，二氧化氮和與氧氣反應(yīng)生成硝酸，反應(yīng)的方程式為4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案為：過量的硝酸分解會產(chǎn)生紅棕色的NO₂；4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；
③方案一和三均引起環(huán)境污染，說以方案二是最好的，故答案為：方案二．

點評：本題以硝酸與銅的反應(yīng)為載體，綜合考查學(xué)生實驗設(shè)計和探究能力，涉及HNO₃的性質(zhì)、物質(zhì)驗證性實驗設(shè)計，利用對比的方法判斷硝酸的性質(zhì)，題目難度中等，是對基礎(chǔ)知識與學(xué)生綜合能力的考查，理解原理與各裝置作用是解題的關(guān)鍵．