Question

如圖1所示，某興趣小組同學將銅片加入稀硝酸，發(fā)現開始時氣泡產生速率非常慢，一段時間后速率明顯加快，燒瓶內溶液呈淺藍色并不斷加深，液面上方的氣體顏色也在不斷加深．該小組同學擬通過實驗探究反應速率變化的原因．

（1）圖1中銅與稀硝酸反應的離子方程式為

 

；
用離子方程式表示NaOH溶液所起的作用

 

；
（2）小組同學提出了如下假設并設計實驗探究：
Ⅰ．甲同學認為是反應放熱導致溶液溫度升高所致，完成此實驗還需要的儀器是

 

；
測定反應過程中溶液不同時間的溫度，結果如表：

時間/min	0	5	10	15	20	25	35	50	60	70	80
溫度/℃	25	26	26	26	26	26	26.5	27	27	27	27

結合實驗目的和表中數據，你得出的結論是

 

；
Ⅱ．乙同學認為生成的Cu²⁺對反應有催化作用，為驗證此假設，取A、B兩支試管分別加入等量的銅片和稀硝酸，那么最好是在其中一支試管中加入少量的

 

（填序號），
A．硝酸銅晶體        B．硝酸銅溶液        C．硫酸銅晶體        D．硫酸銅溶液
然后對比兩支試管的反應，發(fā)現現象基本相同．因此得出結論：Cu²⁺并不是反應的催化劑．
Ⅲ．丙同學根據現象推測反應過程中還有少量

 

 生成，進而認為該物質對反應有催化作用，如圖2所示，實驗中丙同學從a處通入該物質后，發(fā)現左管中產生氣泡速率明顯快于右管．小組同學得出最后結論：這種物質對銅和稀硝酸的反應有催化作用．
（3）實驗結束后，發(fā)現試管中溶液呈綠色，而不顯藍色．部分同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分數較高所致，另一部分同學認為是該溶液中溶解了通入的物質．請你設計一個實驗方案來證明哪種假設正確．（寫出實驗操作、實驗現象和結論）

 

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Answer 1

考點：探究影響化學反應速率的因素

專題：實驗探究和數據處理題

分析：（1）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水；NaOH溶液可以吸收二氧化氮和一氧化氮氣體；
（2）Ⅰ、測量溫度變化的常用儀器為溫度計；驗證溫度對速率的影響，獲得實驗數據后可以獲得一系列結論，如果把它放在整個實驗探究中去理解可知最重要的結論是反應液溫度上升不是反應速率明顯加快的主要原因；
Ⅱ、加入固體，不能加入溶液，否則溶液濃度減小，不能加入硫酸根離子；
Ⅲ、液面上方的氣體顏色不斷加深，說明生成了NO₂氣體；
（3）根據改變溶液中硝酸銅的質量分數或溶解氣體的濃度是否影響溶液的顏色來判斷．

解答： 解：（1）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-（�。┄T3Cu²⁺+2NO?+4H₂O；NaOH溶液可以吸收二氧化氮和一氧化氮氣體，反應的離子方程式為：NO+NO₂+2OH^-═2NO₂^-+H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-（稀）═3Cu²⁺+2NO?+4H₂O；NO+NO₂+2OH^-═2NO₂^-+H₂O；
（2）Ⅰ、測量溫度變化的常用儀器為溫度計；由表中數據可知，隨著反應的進行，反應速率明顯加快，但溫度變化不大，所以溫度不是反應速率明顯加快的主要原因；
故答案為：溫度計；溫度不是反應速率明顯加快的主要原因；
Ⅱ、加入固體，不能加入溶液，否則溶液濃度減小，不能加入硫酸根離子，故選A；
Ⅲ、液面上方的氣體顏色不斷加深，說明生成了NO₂氣體，故答案為：NO₂；
（3）要證明是Cu（NO₃）₂濃度過低或是溶解了NO₂導致裝置中溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO₂趕走再觀察顏色變化．二是增加溶液中Cu（NO₃）₂溶液的濃度觀察反應后的顏色變化，故答案為：加熱該綠色溶液，觀察顏色變化（或向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化或向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色變化）．

點評：本題考查了銅和硝酸的反應實驗，難點是（3）題，會設計實驗驗證是Cu（NO₃）₂濃度過低或是溶解了NO₂導致裝置中溶液呈綠色，設計實驗是高考的熱點，也是學習的難點．