Question

18．如图（尚有部分仪器未画出），有一容积为300mL的注射器与蒸馏烧瓶（500mL）相连（标准状况）．向烧瓶中加入0.384g Cu和18mL2.5mol/L稀硝酸溶液，并立即用锡箔包住橡皮塞封住烧瓶口．试回答：
（1）橡皮塞用锡箔包住的原因为防止橡胶塞被硝酸腐蚀（氧化）．
（2）反应开始后，烧瓶中观察到的现象主要有：①Cu片溶解②产生无色气体 ③上部变为红棕色④溶液变蓝⑤反应由慢到快⑥活塞后退．
（3）当铜与硝酸反应停止后，被还原的硝酸为0.004mol．
（4）反应停止以后，压缩注射器，气体与液体间充分反应，若忽略液体的体积变化，最终溶液中NO₃^-的物质的量浓度与开始时相比变小 （不变、变大、变小）．

Answer 1

分析 （1）硝酸可腐蚀橡胶塞；
（2）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，一氧化氮和氧气反应；
（3）n（Cu）=$\frac{0.384g}{64g/mol}$=0.006mol，n（HNO₃）=2.5mol/L×0.018L=0.045mol，发生3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，由方程式可知硝酸过量，3n（Cu）～2n（HNO₃）被还原，由此分析解答；
（4）空气总体积为800mL，氧气体积为800mL×20%=160mL，物质的量约为$\frac{0.16L}{22.4L/mol}$=0.0071mol，n（Cu）=$\frac{0.384g}{64g/mol}$=0.006mol，结合电子的转移判断；

解答 解：（1）硝酸可腐蚀橡胶塞，应用锡箔包住，故答案为：防止橡胶塞被硝酸腐蚀（氧化）；22.4L/mol
（2）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜，溶液变蓝，生成一氧化氮和水，可观察到有气泡生成，一氧化氮和氧气反应，气体逐渐变成红棕色，反应由慢到快，活塞后退；
故答案为：①Cu片溶解  ②产生无色气体 ③上部变为红棕色  ④溶液变蓝  ⑤反应由慢到快  ⑥活塞后退；
（3）n（Cu）=$\frac{0.384g}{64g/mol}$=0.006mol，n（HNO₃）=2.5mol/L×0.018L=0.045mol，发生3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，由方程式可知硝酸过量，3n（Cu）～2n（HNO₃）被还原，所以被还原的硝酸为0.006mol×$\frac{2}{3}$=0.004mol，故答案为：0.004mol；
（4）n（Cu）=$\frac{0.384g}{64g/mol}$=0.006mol，n（HNO₃）=2.5mol/L×0.018L=0.045mol，发生3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，由方程式可知硝酸过量，铜完全反应，
铜失去电子的物质的量为0.006mol×2=0.012mol，可生成n（NO）=$\frac{2}{3}$×0.006mol=0.004mol，与氧气发生4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，
则需要（O₂）=0.004mol×$\frac{3}{4}$=0.003mol，V（O₂）=0.003mol×22.4L/mol=0.0672L=672mL，
而空气总体积为800mL，氧气体积为800mL×20%=160mL，则停止反应后，轻轻推拉注射器活塞，使气体与气体，气体与液体皆充分反应，氧气不足，有NO剩余，
所以最终溶液中NO₃^-的物质的量浓度与开始时相比变小，
故答案为：变小．

点评 本题考查物质的性质探究，为高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，易错点为（4），注意结合反应的方程式计算．