Question

為探究銅與稀硝酸反應的產物及影響反應速率的主要因素，進行如下實驗．
實驗一 探究銅和稀硝酸反應的產物．
實驗裝置如圖1，氣密性已檢查．
已知：FeSO₄+NO═[Fe（NO）]SO₄，該反應較緩慢，待生成一定量[Fe（NO）]²⁺時突顯明顯棕色．
（1）實驗開始時先將Y形試管向盛有碳酸鈣的支管傾斜，緩慢滴入稀硝酸，該實驗操作的目的是

 

．
（2）銅片和稀硝酸反應的化學方程式為

 

．
（3）本實驗A生成的氣體中，若有NO₂，B的實驗現(xiàn)象為

 

；若只有NO生成，B的實驗現(xiàn)象是

 

．
實驗二 探究銅和稀硝酸反應速率先慢后快的原因
經過實驗一，測得硝酸的濃度＜6mol?L^-1，只有NO生成．當銅片與5mol?L^-1硝酸反應時，開始時反應非常緩慢，一段時間后反應速率明顯加快．為探究此反應的反應速率先慢后快的原因，進行如下探究：
探究一：研究反應過程的溫度變化對反應速率的影響
實驗所得曲線和現(xiàn)象記錄如圖2及表一．
（表一）

間/min	現(xiàn)象
0～15	銅表面出現(xiàn)氣泡，但速度很慢
25	溶液有很淺的藍色，氣泡生成速度加快
30	氣泡生成速度較快，均勻冒出
45	洗氣瓶中可見少量淡棕色的物質
50	溶液中藍色明顯變深，洗氣瓶中突顯明顯棕色

（4）獲得圖2數(shù)據(jù)所需的測量儀器有

 

．
（5）從上述圖表分析可得到的結論是

 

．
（表二）

序號	溫度	銅片/g	硝酸/mL	硝酸銅/g
1	25℃	①	②	③
2	25℃	5	20	0.5
3	25℃	5	20	1.0

探究二：研究化學反應產物對反應速率的影響
設計了如下實驗，利用圖1裝置測定溶液突顯明顯棕色的時間．
（6）請將表二中將實驗1的實驗條件填寫完整①

 

 ②

 

 ③

 

（7）通過實驗發(fā)現(xiàn)實驗1、2、3的反應速率并無明顯變化，為達到實驗目的還需要繼續(xù)進行的實驗是

 

．

Answer 1

考點：探究影響化學反應速率的因素

專題：實驗設計題

分析：（1）實驗開始時先將Y形試管向盛有碳酸鈣的支管傾斜，緩慢滴入稀硝酸，碳酸鈣與稀硝酸生成CO₂，將整個裝置內的空氣趕盡，避免NO和O₂反應生成NO₂對氣體產物的觀察產生干擾；
（2）在常溫下，銅片和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水；
（3）本實驗A生成的氣體中，若有NO₂，NO₂溶于水生成硝酸，把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，B瓶溶液出現(xiàn)血紅色；若只有NO生成，F(xiàn)eSO₄+NO═[Fe（NO）]SO₄，該反應較緩慢，待生成一定量[Fe（NO）]²⁺時突顯明顯棕色；
（4）圖2是銅與稀硝酸反應的溫度變化、時間變化的曲線圖，需要測定溫度與時間；
（5）由圖2曲線和表一可知，反應30min時，反應速率已經較快了，再升高溫度，反應速率增大有限，可知反應溶液溫度升高不是使反應速率加快的主要因素；
（6）表二，研究化學反應產物硝酸銅對反應速率的影響，實驗1作為對照試驗，銅片的質量、硝酸的體積應該與試驗2、3完全一樣，硝酸銅的質量是0；
（7）通過實驗發(fā)現(xiàn)實驗1、2、3的反應速率并無明顯變化，說明硝酸銅沒有催化作用；就需要研究另一種產物：NO對反應速率是否有影響；

解答： 解：（1）實驗開始時先將Y形試管向盛有碳酸鈣的支管傾斜，緩慢滴入稀硝酸，碳酸鈣與稀硝酸生成CO₂，將整個裝置內的空氣趕盡，避免NO和O₂反應生成NO₂對氣體產物的觀察產生干擾；
故答案為：利用生成的CO₂將整個裝置內的空氣趕盡，避免NO和O₂反應生成NO₂對氣體產物的觀察產生干擾；                                        
（2）在常溫下，銅片和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，化學方程式為3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu （NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
故答案為：3Cu+8HNO₃（�。�=3Cu （NO₃）₂+2NO↑+4H₂O； 
（3）本實驗A生成的氣體中，若有NO₂，NO₂溶于水生成硝酸，把Fe²⁺氧化成Fe³⁺，B瓶溶液出現(xiàn)血紅色；若只有NO生成，F(xiàn)eSO₄+NO═[Fe（NO）]SO₄，該反應較緩慢，待生成一定量[Fe（NO）]²⁺時突顯明顯棕色；
故答案為：B瓶溶液出現(xiàn)血紅色；B瓶溶液出現(xiàn)棕色；
（4）圖2是銅與稀硝酸反應的溫度變化、時間變化的曲線圖，需要測定溫度與時間；故答案為：溫度計和秒表；
（5）由圖2曲線和表一可知，反應30min時，反應速率已經較快了，再升高溫度，反應速率增大有限，可知反應溶液溫度升高不是使反應速率加快的主要因素；
故答案為：反應溶液溫度升高不是使反應速率加快的主要因素；
（6）表二，研究化學反應產物硝酸銅對反應速率的影響，實驗1作為對照試驗，銅片的質量、硝酸的體積應該與試驗2、3完全一樣，硝酸銅的質量是0；
故答案為：5；20；0；
（7）通過實驗發(fā)現(xiàn)實驗1、2、3的反應速率并無明顯變化，說明硝酸銅沒有催化作用；就需要研究另一種產物：NO對反應速率是否有影響；
故答案為：研究NO對反應速率的影響．

點評：本題考查了銅和硝酸的反應實驗，探究銅與稀硝酸反應的產物及影響反應速率的主要因素，對比、對照分析是解題的關鍵．