Question

12．如圖所示裝置中，a是盛有標(biāo)況下224mL空氣（氧氣占五分之一）和10mL 1.2mol/L硝酸的燒瓶，b是未充氣（實(shí)驗(yàn)開始前內(nèi)部沒有氣體）裝有0.384g銅粉的氣球，c是夾緊了的彈簧夾，d中盛有足量的過氧化鈉，e是充有二氧化碳的注射器．整套裝置經(jīng)過氣密性檢查已合格．
（1）將氣球中的銅粉小心倒入燒瓶中，充分反應(yīng)后發(fā)現(xiàn)銅粉有剩余（設(shè)產(chǎn)生的氣體不溶解于溶液中），則可觀察到的現(xiàn)象是溶液變藍(lán)色，燒瓶?jī)?nèi)氣體由無(wú)色繼而變成紅色，氣球脹大．
（2）欲提高銅與硝酸反應(yīng)的速率可采用多種不同的措施，若用加入化學(xué)試劑法，下列試劑中可以使用的是（填代號(hào)）CD．
A．蒸餾水B．無(wú)水醋酸鈉C．石墨D．硝酸銀（少量）
（3）將燒瓶充分振蕩，所觀察到的現(xiàn)象是氣球體積變小，瓶?jī)?nèi)氣體顏色變淺；有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式3NO₂+H₂O═2NHNO₃+NO．
（4）打開彈簧夾e，將二氧化碳推入干燥管內(nèi)，使反應(yīng)充分進(jìn)行．將燒瓶中反應(yīng)的全過程用一個(gè)總的化學(xué)方程式表示：2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O．
（5）欲使所有的銅粉都溶解，至少需要推入二氧化碳44.8mL（設(shè)推入的二氧化碳全部反應(yīng)）．

Answer 1

分析 （1）銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和NO，NO可與空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的NO₂；
（2）加快反應(yīng)速率的因素：增加硝酸的濃度、升高溫度、形成原電池反應(yīng)等；
（3）氣球中是一氧化氮和空氣中氧氣反應(yīng)生成的二氧化氮，震蕩后溶于水生成一氧化氮和硝酸；
（4）由2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，反應(yīng)得到燒瓶中的總反應(yīng)反應(yīng)的總方程式為2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O；
（5）Cu與硝酸、氧氣反應(yīng)生成硝酸銅和水，利用2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O計(jì)算．

解答 解：（1）金屬銅和稀硝酸之間的反應(yīng)無(wú)需加熱，反應(yīng)生成硝酸銅、NO和水，發(fā)生的離子反應(yīng)為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，生成硝酸銅溶液，則觀察到溶液變藍(lán)色，生成NO氣體，NO與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，燒瓶?jī)?nèi)氣體由無(wú)色繼而變成紅色，氣球變大，即現(xiàn)象有：溶液變藍(lán)色，燒瓶?jī)?nèi)氣體由無(wú)色繼而變成紅色，氣球脹大，
故答案為：溶液變藍(lán)色，燒瓶?jī)?nèi)氣體由無(wú)色繼而變成紅色，氣球脹大；
（2）A．加入蒸餾水，會(huì)將硝酸稀釋反應(yīng)速率減慢，故A錯(cuò)誤；
B．醋酸鈉會(huì)和硝酸反應(yīng)生成醋酸，酸由強(qiáng)酸變?yōu)槿跛�，反�?yīng)速率減慢，故B錯(cuò)誤；
C．加入石墨，銅和石墨在硝酸溶液中形成原電池反應(yīng)，影響反應(yīng)速率增大，故C正確；
D．加入AgNO₃溶液（少量），金屬銅會(huì)置換出金屬銀，形成的原電池中，金屬銅為負(fù)極，加快反應(yīng)速率，故D正確；
故答案為：CD；
（3）氣球中是一氧化氮和空氣中氧氣反應(yīng)生成的二氧化氮，震蕩后溶于水生成一氧化氮和硝酸，將燒瓶充分振蕩，所觀察到的現(xiàn)象是氣球體積變小，瓶?jī)?nèi)氣體顏色變淺，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3NO₂+H₂O═2NHNO₃+NO，
故答案為：氣球體積變小，瓶?jī)?nèi)氣體顏色變淺  3NO₂+H₂O═2NHNO₃+NO；
（4）由2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，總反應(yīng)為：2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O，
故答案為：2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O；
（5）n（Cu）=$\frac{0384g}{64g/mol}$=0.006mol，由3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，被硝酸氧化的Cu為$\frac{0.01L×1.2mol/L×\frac{1}{4}×3}{2}$=0.0045mol/L，則被氧氣氧化的Cu為0.006mol-0.0045mol=0.0015mol，由2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，總反應(yīng)為2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O
可知，2Cu～O₂～2CO₂，
銅全部反應(yīng)需要氧氣體積為V（O₂）=0.003mol×22.4L/mol=0.0672L=67.2mL，a中盛有標(biāo)況下的空氣（氧氣占五分之一）224mL，其中氧氣=224ml×$\frac{1}{5}$=44.8ml，所以參加反應(yīng)的氧氣為67.2mL-44.8mL=22.4mL，需要推入二氧化碳?xì)怏w體積為V（CO₂）=2×22.4mL=44.8mL，
故答案為：44.8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、計(jì)算能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，明確實(shí)驗(yàn)步驟及物質(zhì)的性質(zhì)是解答本題的關(guān)鍵，注意（5）利用氧化還原反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算是解答的難點(diǎn)，題目難度大．