Question

15．某实验小组同学探究铜与硝酸的反应．
（1）按不同体积比配成不同浓度的硝酸溶液，各取10mL硝酸溶液与铜片反应，如表：

序号	浓硝酸与水的体积比	实验现象
Ⅰ	1：1	反应速率快，溶液很快变成蓝色，大量气泡冒出，气体呈红棕色
Ⅱ	1：3	反应速率快，溶液变成蓝色，大量气泡冒出，气体呈无色
Ⅲ	1：5	反应速率慢，微热后加快，溶液变成蓝色，气泡冒出，气体无色

①铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，若生成标准状况下0.56LNO气体，反应中被还原的HNO₃的质量为1.58g
②依据表，制备NO气体最适宜的是实验Ⅱ，理由是产物是NO，反应速率较快（不用加热）．
（2）为防止有毒气体逸出造成空气污染，该小组同学改进实验装置，如图所示（夹持仪器略去）．用该装置进行铜与稀硝酸的反应并验证产生NO气体的性质，实验步骤如下：
Ⅰ．安装好装置后，检查装置气密性．
Ⅱ．打开旋塞C，从B管上端加入所选浓度的硝酸，至铜丝下沿（不接触钢丝）．
Ⅲ．向上移动B管，使A管液面上升至与橡皮塞恰好接触，关闭旋塞C，反应开始．
Ⅳ．当液面重新下降至与铜线脱离接触时，反应停止．
Ⅴ．打开旋塞C，向下移动B管，使A中迅速进入少量空气，关闭旋塞C，观察现象．
①步骤Ⅰ中检查装置气密性的操作是：关闭旋塞C，从B管上端加入水且产生一段高于A管的水柱，若观察到A、B间形成液面差，且保持不变，说明装置气密性良好．
②步骤Ⅲ操作的目的是赶走液面上方空气，防止NO被空气中的O₂氧化，以便观察生成气体的颜色．
③为使A管内的NO气体完全被溶液吸收，可进一步采取的操作是重复步骤Ⅴ的操作（或答“向下移动B管，使A中迅速进入空气，关闭旋塞C，待气体变为红棕色，反复上述操作”）．

Answer 1

分析 （1）①金属铜可以和硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮、水，根据化学方程式结合气体的量来计算被还原的硝酸的量；
②制备NO气体最适宜的方案应该是反应速率较快，制得的气体是一氧化氮的方案；
（2）①根据大气压强原理来检验装置的气密性；
②A管液面上升至与橡皮塞恰好接触，可以赶走液面上方空气；
③NO气体完全被溶液吸收，可以让一氧化氮和足量的空气接触．

解答 解：（1）①金属铜可以和硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮、水，实质是：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，若生成标准状况下0.56L即0.025molNO气体，则反应中被还原的HNO₃的物质的量是0.025mol，质量是0.025mol×63g/mol≈1.58g，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；1.58；
②依据上表，实验Ⅱ的产物是NO，且反应速率较快（不用加热），所以制备NO气体最适宜的是实验Ⅱ，
故答案为：产物是NO，反应速率较快（不用加热）；
（2）①关闭旋塞C，从B管上端加入水，若观察到A、B间形成液面差，且保持不变，说明装置的气密性良好，
故答案为：A、B间形成液面差，且保持不变；
②向上移动B管，使A管液面上升至与橡皮塞恰好接触，关闭旋塞C，可以赶走液面上方空气，防止NO被空气中的O₂氧化，以便观察生成气体的颜色，
故答案为：赶走液面上方空气，防止NO被空气中的O₂氧化，以便观察生成气体的颜色；
③为使A管内的NO气体完全被溶液吸收，可以向下移动B管，使A中迅速进入空气，关闭旋塞C，待气体变为红棕色，反复上述操作，如果再次重复操作后气体不再变为红棕色，确定NO完全被溶液吸收，
故答案为：重复步骤Ⅴ的操作（或答“向下移动B管，使A中迅速进入空气，关闭旋塞C，待气体变为红棕色，反复上述操作”）．

点评 本题以实验的形式来考查硝酸的化学性质，是一道考查学生对知识的迁移和应用的题目，题目难度中等．