Question

4．某同學設計下列實驗，來研究硫酸和硝酸的性質(zhì)．
實驗一：如圖1，在一支試管中放入一塊很小的銅片，再加入2mL濃硫酸，然后把試管固定在鐵架臺上．把一小條蘸有品紅溶液的濾紙放入帶有單孔橡皮塞的玻璃管中．塞緊試管口，在玻璃管口處纏放一團蘸有Na₂CO₃溶液的棉花．給試管加熱，觀察現(xiàn)象．當試管中的液體逐漸透明時，停止加熱．待試管中的液體冷卻后，將試管中的液體慢慢倒入另一支盛有少量水的試管中，觀察現(xiàn)象．

回答下列問題：
（1）a處反應的化學方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，計算放出112mL氣體（標準狀況），轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01 mol．
（2）試管中的液體反應一段時間后，b處濾紙條的變化為蘸有品紅溶液的濾紙條褪色．
待試管中反應停止后，給玻璃管放有蘸過品紅溶液的濾紙?zhí)幬⑽⒓訜�，濾紙條的變化為濾紙變紅．
實驗二：為了證明銅與稀硝酸反應產(chǎn)生一氧化氮，某同學設計了一個實驗，其裝置如圖2所示（加熱裝置和固定裝置均已略去）．A為注射器，B為兩端長短不等的U形管，C是裝有NaOH溶液的燒杯，D處是繞成螺旋狀的銅絲，K₁、K₂是止水夾．
（1）實驗時，為在D處收集到NO，以便觀察顏色，必須事先在A中吸入一定量的空氣．然后關閉K₁（“關閉”或“打開”），從U形管左端注入稀硝酸，當看到U形管右端稀硝酸接觸膠塞現(xiàn)象可以確定U形管中空氣已被趕盡．
（2）然后給裝置B微微加熱，在裝置D處產(chǎn)生無色氣體，其反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（3）如何證明D處聚集的是NO而不是H_2？打開止水夾K₁，把注射器中的空氣壓入U形管中，若觀察到D處氣體變紅棕色，則證明收集的是NO，而不是H₂．
（4）實驗現(xiàn)象觀察完畢，關閉止水夾K₁，打開止水夾K₂，在重力作用下，U形管右端的紅棕色混合氣體被酸液壓入NaOH溶液中吸收，消除了環(huán)境污染．

Answer 1

分析 實驗一：（1）銅和濃硫酸在加熱條件下能發(fā)生反應，生成硫酸銅和二氧化硫、水；銅的化合價升高2價失去兩個電子，硫酸中硫的化合價降低2價得到兩個電子，依據(jù)生成1mol二氧化硫轉(zhuǎn)移2mol電子計算生成112mL氣體（標準狀況）轉(zhuǎn)移的電子數(shù)；
（2）二氧化硫能使品紅溶液褪色，但二氧化硫的漂白性不穩(wěn)定，加熱時會恢復原來的顏色；
實驗二：（1）在A中吸入一定量的空氣，然后關閉K₁，打開止水夾 K₂，使銅與稀硝酸反應生成的一氧化氮進入集氣瓶；若U形管右端稀硝酸接觸膠塞時，U形管中空氣已被排凈；
（2）稀硝酸與銅反應生成硝酸銅和NO和水，據(jù)此寫出反應的離子方程式；
（3）NO為無色，用到空氣后一氧化氮與氧氣反應生成紅棕色的二氧化氮，據(jù)此可檢驗NO．

解答 解：實驗一：（1）濃硫酸具有強氧化性，能和銅反應，被銅還原為二氧化硫，所以產(chǎn)物有生成的硫酸銅、二氧化硫和水；書寫化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，銅的化合價升高2價失去兩個電子，硫酸中硫的化合價降低2價得到兩個電子，生成1mol二氧化硫轉(zhuǎn)移2mol電子，現(xiàn)放出112mL氣體（標準狀況），生成n（SO₂）=$\frac{112×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$=5×10^-3mol，轉(zhuǎn)移5×10^-3mol×2=0.01mol電子，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；0.01 mol；
（2）二氧化硫能和有色物質(zhì)生成無色物質(zhì)，二氧化硫能使品紅溶液褪色，所以二氧化硫具有漂白性；但生成的無色物質(zhì)不穩(wěn)定，加熱時會恢復原來的顏色，濾紙變紅，
故答案為：蘸有品紅溶液的濾紙條褪色；濾紙變紅；
實驗二：（1）在A中吸入一定量的空氣，然后關閉K₁，打開止水夾K₂，使銅與稀硝酸反應生成的一氧化氮進入集氣瓶，當U形管右端稀硝酸接觸膠塞時，可以確定U形管中空氣已被趕盡，
故答案為：關閉；U形管右端稀硝酸接觸膠塞；
（2）稀硝酸與銅反應生成硝酸銅和NO，反應的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）B中硝酸和銅反應生成NO，易與氧氣反應，則將A中空氣壓入B中，會有紅棕色氣體生成，如果觀察到紅棕色，則說明生成NO而不是氫氣，
故答案為：打開止水夾K₁，把注射器中的空氣壓入U形管中，若觀察到D處氣體變紅棕色，則證明收集的是NO，而不是H₂．

點評 本題考查性質(zhì)方案的設計，涉及銅和濃硫酸、濃硝酸的反應、SO₂、NO性質(zhì)的檢驗以及尾氣處理，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題，試題綜合性強，側(cè)重對學生實驗能力的培養(yǎng)和解題方法的指導，有助于培養(yǎng)學生規(guī)范、嚴謹?shù)膶嶒炘O計和評價能力．