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5.如图所示(图中部分仪器未画出)有一容积为300mL的注射器,与蒸馏烧瓶(500mL)相连接,烧瓶中有0.384g Cu片,现向烧瓶中加入18mL 2.5mol•L-1的稀HNO3溶液,并立即用锡箔包住橡皮塞封住瓶口.(气体体积视为标准状况下的)试回答:
(1)欲提高铜与稀HNO3的反应速率,可采取多种不同的措施.若采用加入化学试剂的方法,可加入C(填字母代号).
A.水     B.碳酸钠   C.少量的浓HNO3若添加仪器,图中还缺少一种仪器的名称是酒精灯.
(2)橡皮塞用锡箔包住的原因是浓硝酸具有强的氧化性能够使橡胶老化.
(3)反应开始时,烧瓶中可观察到的主要现象有①溶液变蓝;②生成无色气体,随之变成红棕色气体;③注射器活塞慢慢外移.
(4)停止反应后,轻轻反复推拉注射器活塞,使气体与气体,气体与液体皆充分反应.若忽略液体体积的变化,最终溶液中c(NO3-)与开始时相比C(填字母代号).
A.变小B.变大C.不变             D.无法确定.

分析 (1)依据提高反应速率方法:增大反应物浓度、升高温度、增大基础面积等;
(2)浓硝酸具有强的氧化性,能够使橡胶老化;
(3)铜与稀硝酸发生反应:3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+4H2O+2NO↑,一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮物红棕色,依据装置内气体多少判断注射器活塞移动情况;
(4)待Cu与HNO3反应停止后,此时装置内NO2的体积为896mL,过量氧气略大于602mL.若再通过轻轻推拉注射器活塞,使装置内气体与气体、气体与液体之间充分反应,则又发生反应:4NO2+O2+2H2O=4HNO3,O2过量;NO2又全部转化为HNO3.显然,若忽略液体体积的变化,最终溶液中NO3-的物质的量浓度与开始时的浓度相等.

解答 解:(1)A.加入水硝酸的浓度进一步降低,反应速率降低,故不选;
 B.碳酸钠能够与硝酸反应消耗硝酸,反应速率降低,故不选;
C.加入少量的浓HNO3,增大硝酸浓度,反应速率加快,故选;
若用升高温度的方法,必须提供热源,使用酒精灯;
故答案为:C;酒精灯;
(2)硝酸具有强的氧化性,能够使橡胶老化,为防止橡胶老化,橡皮塞用锡箔包住;
故答案为:硝酸具有强的氧化性,能够使橡胶老化;
(3)参加反应的Cu和HNO3的物质的量分别为0006mol和0045mol,实验装置内的氧气体积约占500×21%→105(mL),若加上注射器内所含的氧气,其氧气的总体积应略大于105mL.当烧瓶中的Cu和HNO3反应开始后:
   3Cu+8HNO3=3Cu(NO32+4H2O+2NO↑
    3mol 8mol          44800mL
0006mol 0045mol         896mL
  因为0006/$\frac{0.006}{3}$<$\frac{0.045}{8}$,所以HNO3过量,Cu全部氧化而溶解,溶液变蓝色(水合铜离子的颜色).通过分析上述反应可知:每当3mol Cu被氧化,必同时有2mol HNO3被还原.所以,当有0006mol Cu被氧化,则被还原的HNO3的物质的量应为0004mol,同时生成896mL无色气体NO(标况).在上述反应中,共消耗HNO3 0016mol,还剩余HNO3 0029mol.
由于装置内O2的存在,随之发生反应:
  2NO+O2 =2NO2
  896mL  448mL 896mL
所以,此时装置内气体的体积增加896-448=448(mL),由于气体的体积增大,装置内压强随之增大,注射活塞慢慢外移;
故答案为:①溶液变蓝;②生成无色气体,随之变成红棕色气体;③注射器活塞慢慢外移;
(4)待Cu与HNO3反应停止后,此时装置内NO2的体积为896mL,过量氧气略大于602mL.若再通过轻轻推拉注射器活塞,使装置内气体与气体、气体与液体之间充分反应,则又发生反应:4NO2+O2+2H2O=4HNO3,O2过量;NO2又全部转化为HNO3.显然,若忽略液体体积的变化,最终溶液中NO3-的物质的量浓度与开始时的浓度相等;
故答案为:C.

点评 本题考查了硝酸的性质及影响反应速率因素,熟悉硝酸的强的氧化性是解题关键,题目难度中等.

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