Question

（13分）某研究性學習小組設計不同實驗方案來研究硝酸的性質。

（1）甲組同學設計下圖裝置來證實稀硝酸與銅反應，步驟如下。

A、檢驗50ml針筒的氣密性。

B、抽出活栓，往針筒內放入一小塊銅片，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)針筒內仍有空氣，然后                  。

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，然后用鐵夾夾住。

回答以下相關問題：

①B中應補充的操作是                                           。

②一段時間后在針筒內觀察到溶液顏色為藍色，有       色氣體產(chǎn)生。該反應的離子方程式為                                             。

③反應停止后，針筒內產(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                                                 。

（2）乙組同學也用此裝置直接抽取濃硝酸和銅反應，發(fā)現(xiàn)溶液是綠色的，為了探究綠色的原因，乙組同學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)乙組同學三組對比實驗回答問題：

①一種觀點認為：這可能是Cu²⁺濃度差異的結果，你同意這種看法嗎？（填“同意”或“不同意”）__________,原因是                           。（結合表格信息加以闡述）

②另一種觀點認為：溶液呈綠色是銅與濃硝酸反應時產(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， 三位同學分別設計了三種方案，并進行驗證： 

方案一：將綠色溶液轉移至試管，并給試管加熱片刻，立即看到大量紅棕色氣體產(chǎn)生。認為該氣體一定是溶解在溶液中的NO₂，但也有同學持有異議。請分析原因           。 

方案二：用雙氧水和二氧化錳制得氧氣，并把氧氣緩緩通入綠色溶液中，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原理__________       ____________。 

方案三：往藍色溶液中緩緩通入NO₂氣體，溶液顏色變綠色。

③從環(huán)保的角度看，你認為三個方案中最好的是哪一個            。

 

Answer 1

【答案】

（1）①針頭朝上倒放,推活栓,使針頭內充滿水（2分）

②無色（1分）3Cu+8H⁺+2NO₃^－=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O（2分）

③往針筒內抽氣，氣體由無色變紅棕色（1分）（把氣體往外排也可以，但不夠環(huán)保）

（2）①不同意（1分）相同質量的銅與相同體積且過量的硝酸反應生成的銅離子濃度相同（1分）②過量的硝酸分解會產(chǎn)生紅棕色的NO₂ （2分）   4NO₂+ O₂+2H₂O=4HNO₃ （2分）  

③方案二（1分）

【解析】（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，能氧化單質銅生成硝酸銅，溶液顯藍色。要驗證NO，可以利用其極易被氧氣氧化生成紅棕色NO₂來實現(xiàn)。

（2）因為反應中硝酸是過量的，而銅的質量也是相等的，即生成的硝酸銅的濃度是相同的，所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，硝酸也會分解產(chǎn)生NO₂。在氧氣的作用下，NO₂被氧化生成硝酸，由于消耗了NO₂，所以溶液顏色顯藍色。根據(jù)原理可知方案1和3均會引起環(huán)境的污染，所以方案2是最好的。