Question

（13分）某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計不同實(shí)驗(yàn)方案來研究硝酸的性質(zhì)。

（1）甲組同學(xué)設(shè)計下圖裝置來證實(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，然后用鐵夾夾住。

回答以下相關(guān)問題：

①B中應(yīng)補(bǔ)充的操作是                                          。

②一段時間后在針筒內(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)為三個方案中最好的是哪一個           。

 

Answer 1

（1）①針頭朝上倒放,推活栓,使針頭內(nèi)充滿水（2分）

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

③往針筒內(nèi)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(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（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(qiáng)氧化性，能氧化單質(zhì)銅生成硝酸銅，溶液顯藍(lán)色。要驗(yàn)證NO，可以利用其極易被氧氣氧化生成紅棕色NO₂來實(shí)現(xiàn)。

（2）因?yàn)榉磻?yīng)中硝酸是過量的，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，所以不可能是因?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(lán)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。