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3.硝酸铜为蓝色固体,溶于水可得蓝色溶液.某实验小组同学用图1装置加热硝酸铜,发现固体由蓝色逐渐变黑,同时产生红棕色有刺激性气味的气体,带火星的木条复燃.
【提出问题】硝酸铜在加热条件下到底发生了怎样的反应?
【查阅资料】
①氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式:CuO+H2SO4 CuSO4+H2O
②含氮化合物中,只有NO2是红棕色、有刺激性气味的气体.
③NO2有助燃性,能使带火星的木条复燃
【猜想假设】
Cu(NO32受热分解除了生成NO2,还可能生成了CuO和O2
【进行实验】
实验操作实验现象实验结论
步骤I:将反应后试管中的固体加水充分溶解,
过滤,洗涤,向滤渣中加入足量稀硫酸,加热
固体全部溶解,得到蓝色溶液硝酸铜分解生成了氧化铜.
步骤II:在图1的试管和集气瓶之间连图2所示的装置,重新进行加热硝酸铜的实验集气瓶中气体为无色,带火星木条复燃硝酸铜分解生成了氧气
步骤II是同学们查阅了新的资料后设计完成的.该资料是关于NO2NO2的沸点(或低温下NO2能否反应生成液态或固态物质)方面的性质信息.
【获得结论】根据实验结果,Cu(NO32受热分解的化学方程式为2Cu(NO32$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO2↑+O2↑.
【反思与评价】
已知相同状况下,气体的体积比等于其分子个数比.据此,同学们认为,即使没有资料③,依据实验结论和“加热硝酸铜产生的气体能使带火星的木条复燃”的实验现象,也能推出NO2可能具有助燃性.理由是硝酸铜分解生成的气体中NO2与O2的体积比为4:1,O2所占的体积分数与空气中O2的体积分数相同,分解生成气体能使带火星木条复燃而空气不能,说明NO2有助燃性.

分析 【猜想假设】根据质量守恒定律和资料推测Cu(NO32受热分解除了生成NO2
【进行实验】因为氧化铜难溶于水,可以通过溶解,过滤,洗涤的方式与可溶性物质进行分离.而后加热稀硫酸,稀硫酸与氧化铜反应生成硫酸铜,得到蓝色溶液;NO2气体易液化,通过含冰制冷剂能将其液化;从而与其他气体分离,剩余的气体仍可以使带火星木条复燃,说明Cu(NO32受热分解还生成了氧气;
【获得结论】根据实验结果,Cu(NO32受热分解生成CuO、NO2、O2,故可书写化学方程式;
【反思与评价】通过化学反应,硝酸铜分解生成的气体中NO2与O2的体积比为4:1,O2所占的体积分数与空气中O2的体积分数相同,分解生成气体能使带火星木条复燃而空气不能,说明NO2有助燃性.

解答 解:
【猜想假设】根据“加热硝酸铜,发现固体由蓝色逐渐变黑,同时产生红棕色有刺激性气味的气体,带火星的木条复燃”、“②含氮化合物中,只有NO2是红棕色、有刺激性气味的气体.③NO2有助燃性,能使带火星的木条复燃”和质量守恒定律,推测Cu(NO32受热分解除了生成NO2
【进行实验】因为氧化铜难溶于水,可以通过溶解,过滤,洗涤的方式与可溶性物质进行分离.而后加热稀硫酸,稀硫酸与氧化铜反应生成硫酸铜,得到蓝色溶液,其化学方程式为CuO+H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+H2O;NO2气体易液化,通过含冰制冷剂能将其液化;从而与其他气体分离,剩余的气体仍可以使带火星木条复燃,说明Cu(NO32受热分解还生成了氧气;
【获得结论】根据实验结果,Cu(NO32受热分解生成CuO、NO2、O2,故可书写化学方程式2Cu(NO32$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO2↑+O2↑;
【反思与评价】通过化学反应,硝酸铜分解生成的气体中NO2与O2的体积比为4:1,O2所占的体积分数与空气中O2的体积分数相同,分解生成气体能使带火星木条复燃而空气不能,说明NO2有助燃性;
故答案为:
[猜想假设]NO2
[进行实验]①过滤,洗涤,向滤渣中加入足量稀硫酸;
②NO2的沸点(或低温下NO2能否反应生成液态或固态物质);
[获得结论]2Cu(NO32$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO2↑+O2↑;
[分析及反思]硝酸铜分解生成的气体中NO2与O2的体积比为4:1,O2所占的体积分数与空气中O2的体积分数相同,分解生成气体能使带火星木条复燃而空气不能,说明NO2有助燃性.

点评 本题考查了化学方程式的书写,又考查了同学们实验方案的设计,难度较大,注意根据实验目的设计实验方案.

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