Question

已知硝酸銅溶液顏色為藍色．某學�；瘜W課外小組同學們在做銅與濃硝酸、稀硝酸反應的實驗中，發現銅和濃硝酸反應后溶液為綠色且有紅棕色氣體產生，而銅和稀硝酸反應后溶液為藍色，產生無色氣體．為弄清反應后溶液顏色出現差異的原因，他們進行了實驗探究．
【實驗】在兩支試管中各放入一小塊等質量的銅片，分別加入等體積的濃HN0₃（14mol/L）和稀HN0₃（4mol/L），立即用蘸有NaOH的棉花封住試管口．充分反應后銅均無剩余．
（1）Cu與濃HNO₃反應的離子方程式

 

（2）用蘸有NaOH的棉花封住試管口的原因

 

已知NO₂與NaOH溶液反應中，其中NO₂的還原產物是亞硝酸鹽（NO₂^-）寫出反應的化學反應式

 

，
【提出假設】假設一、因為銅離子濃度大造成的．
假設二、溶液呈綠色是因為銅與濃硝酸反應時產生的二氧化氮溶于過量濃硝酸，加上和藍色的硝酸銅溶液混在一起，使溶液呈綠色．
【設計實驗方案，驗證假設】
（3）上述實驗

 

（“能”或“不能”）證明假設一不成立，原因

 

（4）甲同學設計實驗驗證假設二，請幫他完成下表中內容（提示：NO₃^-在不同條件下的還原產物較復雜，有時難以觀察到氣體產生）

實驗步驟	預期現象和結論
①取銅與濃硫酸反應所得的綠色溶液于試管中，多次震蕩，靜置 ②取銅與稀硝酸反應所得的藍色溶液通NO2氣體 ③	溶液顏色由綠色轉變為深藍色，證明假設二成立 藍色溶液變成綠色，證明假設二成立

【分析推理】
（5）銅和稀硝酸反應后溶液為藍色的原理

 

．

Answer 1

分析：（1）硝酸具有強氧化性，可與銅反應生成硝酸銅和二氧化氮氣體；
（2）二氧化氮可與氫氧化鈉反應，為避免二氧化氮對空氣的污染，應用堿液處理；
（3）銅的質量相同，溶液體積相等，完全反應生成硝酸銅的濃度應相同；
（4）要證明是Cu（NO₃）₂濃度溶解了NO₂導致裝置溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO₂趕走再觀察顏色變化．二是在Cu（NO₃）₂溶液通入二氧化氮觀察溶液的顏色變化；
（5）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮．

解答：解：（1）硝酸具有強氧化性，可與銅反應生成硝酸銅和二氧化氮氣體，反應的離子方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）二氧化氮可與氫氧化鈉反應，為避免二氧化氮對空氣的污染，應用堿液處理，反應的化學方程式為2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂ +H₂O，
故答案為：防止污染環境； 2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂ +H₂O；
（3）銅的質量相同，溶液體積相等，完全反應生成硝酸銅的濃度應相同，則可證明實驗假設一步正確，
故答案為：能；充分反應后兩試管的Cu（NO₃）₂溶液物質的量濃度相等；
（4）要證明是Cu（NO₃）₂濃度溶解了NO₂導致裝置溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO₂趕走再觀察顏色變化．二是在Cu（NO₃）₂溶液通入二氧化氮觀察溶液的顏色變化，
故答案為：取Cu 與濃HNO₃反應后的綠色溶液，向其中通入足量的空氣； 溶液的顏色由綠色逐漸變為藍綠色，最終變為藍色．
（5）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮，沒有溶解二氧化氮，則為藍色，
故答案為：Cu 與稀HNO₃ 反應后生成無色的NO和Cu（NO₃）₂ 溶液，故溶液為藍色．

點評：本題主要考查HNO₃的性質、屬物質驗證性實驗設計，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查為高考常見題型，利用對比的方法判斷硝酸的性質，物質驗證性實驗方案的設計如下：結合已知的物質具有的性質，選擇合適的試劑，設計具體實驗方案驗證物質是否具有該性質．對有毒氣體要設計尾氣處理裝置，防止污染環境．