Question

某同學(xué)利用如圖裝置實(shí)現(xiàn)銅與濃、稀硝酸反應(yīng)，過程如下：
Ⅰ．取一段銅絲，用稀硫酸除去銅銹[主要成分是Cu₂ （OH）₂ CO₃]．
Ⅱ．將洗滌后的銅絲做成匝數(shù)較多的螺旋狀．
Ⅲ．按右圖所示連接儀器、檢查氣密性、裝入化學(xué)試劑．
（1）過程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（2）過程Ⅱ?qū)�銅絲做成螺旋狀的目的是

 

．
（3）過程Ⅲ的后續(xù)操作如下：
①為使?jié)庀跛崤c銅絲接觸，操作是

 

 當(dāng)紅棕色氣體較多時(shí)，輕抽注射器使反應(yīng)停止，關(guān)閉a，取下注射器．寫出生成紅棕色氣體的化學(xué)方程式是

 

．
②控制b和分液漏斗活塞，玻璃管充滿稀硝酸時(shí)，關(guān)閉b打開a，可見無色氣體產(chǎn)生．燒杯中NaOH溶液的作用是

 

（4）將3支盛滿紅棕色氣體的小試管分別倒置在盛有等質(zhì)量不同溫度的水的3只燒杯中，發(fā)現(xiàn)液面上升的高度明顯不一致．結(jié)果如下表所示：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	水溫/℃	液面上升高度
1	25	超過試管 2 3
2	50	不足試管 2 3
3	0	液面上升超過實(shí)驗(yàn)1

①根據(jù)上表數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是

 

．
②為了探究產(chǎn)生此不同現(xiàn)象的原因，他們查閱資料如下：
資料一．NO₂與水反應(yīng)的實(shí)際過程為：2NO₂+H₂O═HNO₃+HNO₂  3HNO₂═HNO₃+2NO↑+H₂O
資料二．HNO₂不穩(wěn)定，受熱易分解．由資料分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是

 

（5）3.2g Cu與30mL，8mol/L過量HNO₃反應(yīng)，硝酸的還原產(chǎn)物為NO，NO₂，反應(yīng)后溶液中所含H⁺為a mol，則：①此時(shí)溶液中所含的NO₃^-為

 

mol．
②所生成的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為

 

L．（以上結(jié)果均用含a的代數(shù)式表示）

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）稀硫酸和銅銹反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化碳和水；
（2）根據(jù)外界條件（反應(yīng)物接觸面積）對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析；
（3）①根據(jù)氣體壓強(qiáng)對(duì)濃硝酸的影響分析；金屬銅可以和濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化氮紅棕色氣體；
（4）①根據(jù)表格分析溫度和液面上升高度的關(guān)系；
②通過表格中溫度和液面上升高度的關(guān)系，分析亞硝酸的分解對(duì)液面上升高度的影響；
（5）①銅與過量的硝酸，反應(yīng)后溶液中所含H⁺離子為amol，說明溶液為Cu（N0₃）₂與HN0₃的混合溶液，溶液中n（N0₃^-）=n（H⁺）+2n（Cu²⁺），據(jù)此計(jì)算；
②根據(jù)電子守恒和元素守恒計(jì)算一氧化氮的物質(zhì)的量以及標(biāo)況下的體積．

解答： 解：（1）過程Ⅰ發(fā)生稀硫酸和銅銹反應(yīng)，生成硫酸銅、二氧化碳和水，即：Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O；
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+4H⁺=2Cu²⁺+CO₂↑+3H₂O；
（2）過程Ⅱ?qū)�銅絲做成螺旋狀，這樣反應(yīng)物的接觸面積增大，化學(xué)反應(yīng)速率加快，即將銅絲做成螺旋狀，增大了銅和硝酸的接觸面積，提高了化學(xué)反應(yīng)速率，
故答案為：增大銅絲與酸的接觸面積，提高化學(xué)反應(yīng)速率；
（3）①利用錐形瓶中氣壓將濃硝酸壓入玻璃管使?jié)庀跛岷豌~反應(yīng)，要想使該實(shí)驗(yàn)發(fā)生，需將止水夾a和b打開，從注射器中推入空氣；當(dāng)紅棕色氣體較多時(shí)，輕抽注射器使反應(yīng)停止，關(guān)閉a，取下注射器，此時(shí)銅和濃硝酸反應(yīng)生成碳酸銅、二氧化氮和水，即Cu+4HNO₃（濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：打開止水夾a和b，從注射器中推入空氣；Cu+4HNO₃（濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O；
②氫氧化鈉可以和含氮的氧化物之間反應(yīng)NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，防止有毒氣體污染空氣，
故答案為：對(duì)含氮氧化物進(jìn)行尾氣處理；
（4）①根據(jù)表格知，溫度越低，進(jìn)入試管中的溶液體積越多，
故答案為：溫度越低，進(jìn)入試管中的溶液體積越多；
②HNO₂不穩(wěn)定，分解生成一氧化氮，溫度越低，進(jìn)入試管中的溶液體積越多，說明HNO₂分解產(chǎn)生的NO氣體量越少，一氧化氮所占體積越小，進(jìn)入試管中的溶液體積越多，
故答案為：溫度低，HNO₂分解量減少，分解產(chǎn)生的NO氣體量減少，且生成的NO所占體積小，所以進(jìn)入試管中的溶液體積增大．
（5）①3.2g銅的物質(zhì)的量為

3.2g

64g/mol

=0.05mol．銅與過量的硝酸，反應(yīng)后溶液中所含H⁺離子為amol，說明所得到的溶液為Cu（N0₃）₂與HN0₃的混合溶液，根據(jù)電荷守恒溶液中n（N0₃^-）=n（H⁺）+2n（Cu²⁺）=amol+0.05mol×2=（a+0.1）mol，故答案為：（a+0.1）；
②根據(jù)電子守恒，設(shè)生成的NO的物質(zhì)的量是x，二氧化氮的物質(zhì)的量是y，則3x+y=0.05×2，0.03L×8mol/L=x+y+（a+0.1），解得x=0.5a-0.02，生成的NO的物質(zhì)的量是（0.5a-0.02）mol，標(biāo)況下的體積是22.4（0.5a-0.02）=（11.2a-0.448）L，故答案為：11.2a-0.448．

點(diǎn)評(píng)：本題以硝酸的性質(zhì)為載體考查了銅和硝酸的實(shí)驗(yàn)以及電子守恒在氧化還原反應(yīng)中的計(jì)算知識(shí)，難度較大，注意基礎(chǔ)知識(shí)的積累．