Question

某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案來研究硝酸的性質(zhì)．
（1）甲組同學(xué)設(shè)計(jì)如圖裝置來證實(shí)稀硝酸與銅反應(yīng)，步驟如下．
A、檢驗(yàn)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______．
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(bǔ)充的操作是______．
②一段時(shí)間后在針筒內(nèi)觀察到溶液顏色為藍(lán)色，有______色氣體產(chǎn)生．該反應(yīng)的離子方程式為______．
③反應(yīng)停止后，針筒內(nèi)產(chǎn)生了氣體，要驗(yàn)證產(chǎn)生的氣體是NO，還需進(jìn)一步進(jìn)行的操作是______．
（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(duì)比實(shí)驗(yàn)，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(lán)色
B	0.5	濃HNO3（4mL）	溶液為綠色
	1	稀HNO3（4mL）	溶液為藍(lán)色
C	2	濃HNO3（4mL）	溶液為綠色
	1	稀HNO3（4mL）	溶液為藍(lán)色

根據(jù)乙組同學(xué)三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)回答問題：
①一種觀點(diǎn)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”）______，原因是______．（結(jié)合表格信息加以闡述）
②另一種觀點(diǎn)認(rèn)為：溶液呈綠色是銅與濃硝酸反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的NO₂溶于過量濃硝酸顯黃色，加上和藍(lán)色的硝酸銅溶液混在一起，使溶液呈綠色．為了驗(yàn)證推斷是否正確，三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了三種方案，并進(jìn)行驗(yàn)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(qǐng)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?fù)ㄈ刖G色溶液中，觀察溶液顏色變?yōu)樗{(lán)色．請(qǐng)用方程式表示溶液顏色變化的反應(yīng)原理______．
方案三：往藍(lán)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(gè)方案中最好的是哪一個(gè)______．

Answer 1

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(qiáng)氧化性，能氧化單質(zhì)銅生成硝酸銅，溶液呈藍(lán)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(yàn)證NO，可利用其極易被氧氣氧化生成紅棕色二氧化氮來實(shí)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?yàn)榉磻?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(huì)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(huì)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．
分析：（1）要排盡空氣，可以通過把針筒倒放，然后推動(dòng)活塞即可；硝酸具有強(qiáng)氧化性，能氧化單質(zhì)銅生成硝酸銅，溶液呈藍(lán)色，要驗(yàn)證NO，可利用其極易被氧氣氧化生成紅棕色二氧化氮來實(shí)現(xiàn)；
（2）因?yàn)榉磻?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?yàn)闈舛炔町愐�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(huì)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(lán)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．
點(diǎn)評(píng)：本題以硝酸與銅的反應(yīng)為載體，綜合考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和探究能力，涉及HNO₃的性質(zhì)、物質(zhì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用對(duì)比的方法判斷硝酸的性質(zhì)，題目難度中等，是對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)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．