Question

5．甲同學(xué)采用如圖Ⅰ所示裝置驗(yàn)證銅與稀硝酸的反應(yīng)，并用排水法收集NO氣體．
（1）寫出試管a中銅與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（2）乙同學(xué)認(rèn)為甲雖然收集到的氣體為一氧化氮，但并不能說明反應(yīng)中一定生成一氧化氮．他的理由是在銅和稀硝酸反應(yīng)容器的上部看到了紅棕色氣體．
（3）丙同學(xué)釆用如圖Ⅱ所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明了銅與稀硝酸反應(yīng)生成一氧化氮．該同學(xué)的步驟如下表所示，請將表格中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象填完整．

實(shí)驗(yàn)步驟	問題
1．從U型管左端加入稀硝酸直至充滿U型管右端	/
2．用附有銅絲的膠塞塞住U型管右端，觀察現(xiàn)象	U型管右端產(chǎn)生無色氣體，溶液變藍(lán)色
3．待反應(yīng)停止后打開膠塞，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	現(xiàn)象是無色氣體與空氣接觸后立即變成紅棕色

（4）丁同學(xué)認(rèn)為丙的實(shí)驗(yàn)存在缺陷．用圖Ⅲ所示裝置代替圖Ⅱ中U型管右端的附有銅絲的膠塞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，待反應(yīng)停止后將一氧化氮?dú)怏w排入分液漏斗中，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與丙同學(xué)實(shí)驗(yàn)的第3步驟的相同．丁同學(xué)要將一氧化氮?dú)怏w排入分液漏斗中應(yīng)進(jìn)行的正確操作是①拿下分液漏斗瓶塞②慢慢打開分液漏斗的活塞③待液面與膠塞接觸時立即關(guān)閉活塞．
（5）若將32g銅與175mL一定濃度的硝酸巧合完全反應(yīng)，只產(chǎn)生NO和NO₂氣體共16.8L（標(biāo)準(zhǔn)狀況時體積），該硝酸的物質(zhì)的量濃度為10mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)銅與稀硝酸的反應(yīng)寫出相應(yīng)的反應(yīng)方程式3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃ ） ₂+2NO↑+4H₂O，再改寫成離子反應(yīng)方程式；
（2）根據(jù)觀察到的現(xiàn)象確定并寫出反應(yīng)方程式；
（3）根據(jù)生成物的顏色推斷現(xiàn)象；根據(jù)一氧化氮的性質(zhì)推斷現(xiàn)象；
（4）丙同學(xué)實(shí)驗(yàn)存在一定的缺陷，生成的NO進(jìn)入空氣中污染大氣，同時生成的紅棕色NO₂被空氣稀釋顏色較淺，效果不明顯，故丁同學(xué)用分液漏斗代替，可以緩沖空氣稀釋生成的NO2氣體，效果明顯，操作時只要將分液漏斗的瓶塞打開即可；
（5）溶解的Cu為32g，物質(zhì)的量為32g÷64g/mol=0.5mol，標(biāo)況下產(chǎn)生NO和NO₂氣體共16.8L，氣體的物質(zhì)的量為16.8L÷22.4L/mol=0.75mol，結(jié)合原子守恒可計算參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=n/V，計算硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）銅和稀硝酸反應(yīng)的方程式為：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃ ） ₂+2NO↑+4H₂O，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）一氧化氮不穩(wěn)定，和空氣中的氧氣在容器的上部反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w，反應(yīng)方程式為2NO+O₂=2NO₂．
故答案為：在銅和稀硝酸反應(yīng)容器的上部看到了紅棕色氣體；
（3）3、一氧化氮不穩(wěn)定，和空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w，所以在與空氣接觸后立即變成紅棕色．
故答案為：無色氣體與空氣接觸后立即變成紅棕色；
（4）無色氣體與空氣接觸后立即變成紅棕色，所以與第3步相同；利用外界大氣壓把溶液壓入試管中，所以要打開分液漏斗上部的塞子；使分液漏斗內(nèi)的溶液進(jìn)入試管，還要慢慢打開分液漏斗的活塞；防止生成的一氧化氮污染大氣，所以待液面與膠塞接觸時立即關(guān)閉活塞，故答案為：3；拿下分液漏斗瓶塞；
（5）溶解的Cu為32g，物質(zhì)的量為32g÷64g/mol=0.5mol，則生成0.5molCu（NO₃）₂，需要消耗硝酸的物質(zhì)的量為0.5mol×2=1mol，標(biāo)況下產(chǎn)生NO和NO₂氣體共16.8L，氣體的物質(zhì)的量為16.8L÷22.4L/mol=0.75mol，則被還原的硝酸的物質(zhì)的量為0.75mol，結(jié)合原子守恒參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為1mol+0.75mol=1.75mol，根據(jù)c=n/V，硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{1.75mol}{0.175L}$=10mol/L，故答案為：10mol/L．

點(diǎn)評 本題以硝酸的性質(zhì)為載體考查了氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計算，本題計算量較大，所以計算時要認(rèn)真、仔細(xì)，否則容易出錯；要注意反應(yīng)中部分硝酸參加氧化還原反應(yīng)，運(yùn)用原子守恒的解題方法較方便．