Question

（13分）某研究性学习小组设计不同实验方案来研究硝酸的性质。

（1）甲组同学设计下图装置来证实稀硝酸与铜反应，步骤如下。

A、检验50ml针筒的气密性。

B、抽出活栓，往针筒内放入一小块铜片，把针筒活栓推到底，将针筒下端玻璃管浸入蒸馏水中，抽拉活栓，吸入约10mL蒸馏水，发现针筒内仍有空气，然后                 。

C、将针筒下端玻璃管浸入浓硝酸中，抽拉活栓，缓缓吸入4mL浓硝酸，将针筒下端套上橡皮管，然后用铁夹夹住。

回答以下相关问题：

①B中应补充的操作是                                          。

②一段时间后在针筒内观察到溶液颜色为蓝色，有       色气体产生。该反应的离子方程式为                                            。

③反应停止后，针筒内产生了气体，要验证产生的气体是NO，还需进一步进行的操作是                                                。

（2）乙组同学也用此装置直接抽取浓硝酸和铜反应，发现溶液是绿色的，为了探究绿色的原因，乙组同学又做了三组对比实验，具体如下：

组	m（Cu）/g	硝酸（过量）	溶液颜色
A	1	浓HNO3(4mL)	溶液为绿色
1	稀HNO3(4mL)	溶液为蓝色
B	0.5	浓HNO3(4mL)	溶液为绿色
1	稀HNO3(4mL)	溶液为蓝色
C	2	浓HNO3(4mL)	溶液为绿色
1	稀HNO3(4mL)	溶液为蓝色

根据乙组同学三组对比实验回答问题：

①一种观点认为：这可能是Cu²⁺浓度差异的结果，你同意这种看法吗？（填“同意”或“不同意”）__________,原因是                          。（结合表格信息加以阐述）

②另一种观点认为：溶液呈绿色是铜与浓硝酸反应时产生的NO₂溶于过量浓硝酸显黄色，加上和蓝色的硝酸铜溶液混在一起，使溶液呈绿色。为了验证推断是否正确， 三位同学分别设计了三种方案，并进行验证： 

方案一：将绿色溶液转移至试管，并给试管加热片刻，立即看到大量红棕色气体产生。认为该气体一定是溶解在溶液中的NO₂，但也有同学持有异议。请分析原因          。 

方案二：用双氧水和二氧化锰制得氧气，并把氧气缓缓通入绿色溶液中，观察溶液颜色变为蓝色。请用方程式表示溶液颜色变化的反应原理__________      ____________。 

方案三：往蓝色溶液中缓缓通入NO₂气体，溶液颜色变绿色。

③从环保的角度看，你认为三个方案中最好的是哪一个           。

 

Answer 1

（1）①针头朝上倒放,推活栓,使针头内充满水（2分）

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

③往针筒内抽气，气体由无色变红棕色（1分）（把气体往外排也可以，但不够环保）

（2）①不同意（1分）相同质量的铜与相同体积且过量的硝酸反应生成的铜离子浓度相同（1分）②过量的硝酸分解会产生红棕色的NO₂ （2分）   4NO₂+ O₂+2H₂O=4HNO₃（2分）  

③方案二（1分）

解析:（1）要排尽空气，可以通过把针筒倒放，然后推动活塞即可。硝酸具有强氧化性，能氧化单质铜生成硝酸铜，溶液显蓝色。要验证NO，可以利用其极易被氧气氧化生成红棕色NO₂来实现。

（2）因为反应中硝酸是过量的，而铜的质量也是相等的，即生成的硝酸铜的浓度是相同的，所以不可能是因为浓度差异引起。由于硝酸过量，而硝酸是不稳定的，在加热的条件下，硝酸也会分解产生NO₂。在氧气的作用下，NO₂被氧化生成硝酸，由于消耗了NO₂，所以溶液颜色显蓝色。根据原理可知方案1和3均会引起环境的污染，所以方案2是最好的。