Question

如圖，將一鋅片放入1mol?L^-1藍(lán)色Cu（NO₃）₂溶液中，觀察到下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①反應(yīng)初期鋅片上有大量氣泡冒出，同時(shí)液面的上一層Cu（NO₃）₂溶液開始呈現(xiàn)綠色，并且逐漸向液面下的深處擴(kuò)散，試管底部有紅色固體出現(xiàn)．②與鋅片接觸的溶液溫度明顯升高，反應(yīng)越來越劇烈，并在紅色固體上方開始出現(xiàn)一層藍(lán)色沉淀，并逐漸增多．③反應(yīng)后期溶液逐漸變?yōu)闊o色，試管底部又有部分白色沉淀物．
回答下列問題：
（1）反應(yīng)結(jié)束時(shí)，試管底部存在的一些藍(lán)色沉淀是什么物質(zhì)______，白色沉淀可能是什么物質(zhì)______，用離子方程式表示實(shí)驗(yàn)中觀察到的紅色固體產(chǎn)生的原因______．
（2）有學(xué)生甲認(rèn)為，反應(yīng)中產(chǎn)生的大量氣泡可能是氫氣，支持這種說法的理由是______．
（3）學(xué)生乙將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體用排水法收集起來，這是一種無色氣體，用爆鳴法測(cè)試不能產(chǎn)生爆嗚聲，則學(xué)生甲的假設(shè)被推翻．學(xué)生乙又對(duì)這種無色氣體進(jìn)行推測(cè)，并設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方法證實(shí)了他的推測(cè)，寫出學(xué)生乙推測(cè)出的這種氣體的分子式______；驗(yàn)證該氣體的實(shí)驗(yàn)方法是______．
（4）學(xué)生丙解釋反應(yīng)速率逐漸加快的原因時(shí)，認(rèn)為除溫度升高外還有一個(gè)重要因素，請(qǐng)問是什么因素？______．
（5）起初實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)認(rèn)為，溶液顯綠色可能是Zn（NO₃）₂溶液的顏色，但學(xué)生丁將Zn（NO₃）₂固體溶于水后卻得到無色溶液，他馬上回想起該溶液的顏色與濃硝酸和銅片反應(yīng)后的溶液顏色極為相似，于是他又提出了關(guān)于溶液呈綠色的一種新的假設(shè)：可能是硝酸銅溶液中溶入了一種氣體，這種氣體可能是______，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種假設(shè)正確與否______．

Answer 1

【答案】分析：（1）可以根據(jù)物質(zhì)之間相互作用的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和物質(zhì)的性質(zhì)等方面減小分析、判斷，從而得出正確的結(jié)論；
（2）硝酸銅的水溶液中，金屬銅離子水解會(huì)導(dǎo)致溶液顯示酸性，金屬鋅可以和酸發(fā)生反應(yīng)；
（3）金屬和硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是一氧化氮，一氧化氮易變?yōu)榧t棕色的二氧化氮；
（4）當(dāng)金屬做原電池的負(fù)極時(shí)，金屬易反應(yīng)，從而加快化學(xué)發(fā)應(yīng)速率；
（5）根據(jù)二氧化氮的存在和消失所導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象角度來回答判斷．
解答：解：（1）①反應(yīng)初期鋅片上有大量氣泡冒出，同時(shí)液面的上一層Cu（NO₃）₂溶液開始呈現(xiàn)綠色，并且逐漸向液面下的深處擴(kuò)散，試管底部有紅色固體出現(xiàn)，此時(shí)是金屬鋅置換出了金屬銅，②與鋅片接觸的溶液溫度明顯升高，反應(yīng)越來越劇烈，則銅離子的水解程度隨溫度升高逐漸增強(qiáng)，在紅色固體上方開始出現(xiàn)一層藍(lán)色沉淀即為氫氧化銅．③反應(yīng)后期鋅離子水解會(huì)導(dǎo)致氫氧化鋅白色固體的出現(xiàn)，所以試管底部部分白色沉淀物為氫氧化鋅，
故答案為：氫氧化銅；氫氧化鋅；Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺；
（2）硝酸銅的水溶液中，金屬銅離子水解會(huì)導(dǎo)致溶液顯示酸性，金屬鋅可以和酸發(fā)生反應(yīng)，
故答案為：Cu²⁺水解溶液顯酸性，鋅在酸性溶液中反應(yīng)置換出氫氣；
（3）硝酸銅的水溶液中，金屬銅離子水解會(huì)導(dǎo)致溶液顯示酸性，在硝酸根存在下，相當(dāng)于存在硝酸，金屬和硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是一氧化氮，一氧化氮易變?yōu)榧t棕色的二氧化氮，
故答案為：NO；在收集到的無色氣體中通入空氣可變紅棕色；
（4）在反應(yīng)過程中，速率加快，原因有二：反應(yīng)溫度升高，所以速率加快；鋅片表面附著銅，形成銅鋅原電池，可加快反應(yīng)速率，
故答案為：鋅片表面附著銅，形成銅鋅原電池，可加快反應(yīng)速率；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程分析，除了產(chǎn)生氫氣外，再就是生成的一氧化氮變?yōu)榈亩�氧化氮，可以采用加熱法，即將綠色的混合溶液加熱若能放出紅棕色氣體、且溶液變藍(lán)色，說明這個(gè)假設(shè)正確或?qū)�NO₂氣體通入藍(lán)色硝酸銅溶液中觀察溶液顏色是否變綠色，
故答案為：NO₂；將綠色的混合溶液加熱若能放出紅棕色氣體、且溶液變藍(lán)色，說明這個(gè)假設(shè)正確或?qū)�NO₂氣體通入藍(lán)色硝酸銅溶液中觀察溶液顏色是否變綠色．
點(diǎn)評(píng)：解答本題的關(guān)鍵是要充分理解各種物質(zhì)的性質(zhì)及其物質(zhì)之間相互作用時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，只有這樣才能對(duì)問題做出正確的判斷，本題綜合性很強(qiáng)，難度大．