Question

8．硝酸具有強氧化性，甲乙兩組同學(xué)對硝酸的性質(zhì)進(jìn)行研究．
（1）甲組同學(xué)進(jìn)行了銅與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)的實驗：

實驗組	實驗操作	實驗現(xiàn)象
實驗1	在 I、II兩支試管中分別加入等體積的濃硝酸和稀硝酸，再向兩支試管中分別放入等質(zhì)量的銅片．	銅均無剩余，試管 I中溶液呈綠色；試管 II中溶液呈藍(lán)色．
實驗2	分別取實驗 I中的綠色溶液于 III、IV兩試管中，對試管 III進(jìn)行加熱，向試管 IV中緩慢加入水，并不停振蕩．

請回答：
①銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式是3Cu+8H⁺+2NO₃^-（�。┄T3Cu²⁺+2NO?+4H₂O．
②實驗I能否說明溶液呈現(xiàn)不同顏色與硝酸銅的物質(zhì)的量濃度無關(guān)？能（填“能”或“不能”），原因是兩份溶液中硝酸銅的物質(zhì)的量濃度相等．
③根據(jù)實驗結(jié)果推測，銅與濃硝酸反應(yīng)后溶液呈綠色的原因可能是反應(yīng)生成的紅棕色氣體溶于生成的藍(lán)色硝酸銅溶液．
④請另設(shè)計一個方案，驗證你所得到的上述結(jié)論：方案一：取Cu與濃HNO₃反應(yīng)后的綠色溶液，向其中通入足量的空氣（或氧氣），溶液顏色由綠色逐漸變?yōu)樗{(lán)綠色，最終變?yōu)樗{(lán)色．
（2）乙組同學(xué)用足量濃硝酸和硫單質(zhì)反應(yīng)進(jìn)行了實驗探究．
假設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有一種，乙組同學(xué)根據(jù)氧化還原反應(yīng)推測硫的氧化產(chǎn)物，提出三種可能：I．只有硫酸；Ⅱ．只有二氧化硫；Ⅲ．二氧化硫和硫酸
乙組同學(xué)設(shè)計了下列實驗，實驗流程及步驟：

a．混合氣體用水吸收后，測得無含硫、含氮物質(zhì)逸出，并將吸收后的液體配成100.00mL溶液；
b．取a中所得溶液20.00mL，加入足量氯化鋇溶液，得到0.466g白色沉淀；
c．再取20.00mLa中所得溶液，用氫氧化鈉溶液中和，恰好用去0.6mol/L氫氧化鈉溶液30.00mL．
請回答：
①二氧化氮和氧氣的混合氣體被水完全吸收的化學(xué)方程式為4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃．
②步驟a中配制的100.00mL溶液中H⁺的物質(zhì)的量濃度是0.9mol/L．
③該實驗中收集到氣體中含有NO₂和SO₂，假設(shè)III（填“I”“II”或“III”）成立．
④該實驗中濃硝酸和硫反應(yīng)的化學(xué)方程式為14HNO₃（濃）+3S$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$2SO₂↑+H₂SO₄+14NO₂↑+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）①銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水；
②依據(jù)實驗1可知，兩份溶液中硝酸銅的濃度相等但是試管 I中溶液呈綠色；試管 II中溶液呈藍(lán)色，據(jù)此解答；
③依據(jù)銅與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮為紅棕色氣體，易溶于水解答；
④依據(jù)二氧化氮與氧氣、水反應(yīng)生成硝酸，若向藍(lán)色的硝酸銅溶液中通入足量的氧氣，溶液顏色由綠色逐漸變?yōu)樗{(lán)綠色，最終變?yōu)樗{(lán)色，可證明銅與濃硝酸反應(yīng)后溶液呈綠色的原因是因為：應(yīng)生成的紅棕色氣體溶于生成的藍(lán)色硝酸銅溶液；
（2）①二氧化氮與氧氣、水反應(yīng)生成硝酸；
②依據(jù)氫離子與氫氧化鈉反應(yīng)中氫離子與氫氧根離子相等關(guān)系計算氫離子的物質(zhì)的量，依據(jù)C=$\frac{n}{V}$計算氫離子濃度；
③依據(jù)硫原子守恒通過得到硫酸鋇沉淀的質(zhì)量計算二氧化硫的物質(zhì)的量，結(jié)合氧化還原反應(yīng)得失電子守恒確氣體成分；
④依據(jù)③計算可知濃硝酸與硫反應(yīng)還原產(chǎn)物為二氧化氮，一種氧化產(chǎn)物為二氧化硫，結(jié)合得失電子守恒推斷另一種氧化產(chǎn)物為硫酸，依據(jù)原子個數(shù)守恒規(guī)律書寫化學(xué)方程式．

解答 解；（1）①銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，反應(yīng)的離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-（�。┄T3Cu²⁺+2NO?+4H₂O；
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-（稀）═3Cu²⁺+2NO?+4H₂O；
②依據(jù)實驗1可知，兩份溶液中硝酸銅的濃度相等但是試管 I中溶液呈綠色；試管 II中溶液呈藍(lán)色，所以說明溶液呈現(xiàn)不同顏色與硝酸銅的物質(zhì)的量濃度無關(guān)；
故答案：能；兩份溶液中硝酸銅的物質(zhì)的量濃度相等；
③銅與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮為紅棕色氣體，所以銅與濃硝酸反應(yīng)后溶液呈綠色的原因可能是：反應(yīng)生成的紅棕色氣體溶于生成的藍(lán)色硝酸銅溶液；
故答案為：反應(yīng)生成的紅棕色氣體溶于生成的藍(lán)色硝酸銅溶液；
④二氧化氮與氧氣、水反應(yīng)生成硝酸，若向藍(lán)色的硝酸銅溶液中通入足量的氧氣，溶液顏色由綠色逐漸變?yōu)樗{(lán)綠色，最終變?yōu)樗{(lán)色，可證明銅與濃硝酸反應(yīng)后溶液呈綠色的原因是因為：應(yīng)生成的紅棕色氣體溶于生成的藍(lán)色硝酸銅溶液；
故答案為：案一：取Cu與濃HNO 3 反應(yīng)后的綠色溶液，向其中通入足量的空氣（或氧氣），溶液顏色由綠色逐漸變?yōu)樗{(lán)綠色，最終變?yōu)樗{(lán)色；
（2）①二氧化氮與氧氣、水反應(yīng)生成硝酸，化學(xué)方程式：4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃；
故答案為：4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃；
②再取20.00mL②中所得溶液，用NaOH溶液中和，恰好用去0.6mol/LNaOH溶液30.00mL，n（H⁺）=0.018mol，則②中n（H⁺）=0.018mol×5=0.09mol，物質(zhì)的量濃度C=$\frac{0.09mol}{0.1L}$=0.9mol/L；
故答案為：0.9mol/L；
③依據(jù)硫原子個數(shù)守恒得：SO₂～H₂SO₄～BaSO₄
                       1mol   1mol        233g
                      0.002mol 0.002mol 0.466g
n（H⁺）=n（HNO₃）+2n（H₂SO₄）=n（HNO₃）+2×0.002mol=0.9mol/L×20.00×10^-3L
解得n（HNO₃）=0.014mol，n（NO₂）=n（HNO₃）=0.014mol，生成0.014mol NO₂，所以該實驗中收集到氣體中含有：NO₂和SO₂；假設(shè)III正確；
④根據(jù)③計算可知：濃硝酸與硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，N原子得到電子的物質(zhì)的量為0.014mol；而生成0.002mol SO₂，S原子失去電子的物質(zhì)的量為0.008mol，依據(jù)電子守恒可知，氧化產(chǎn)物還應(yīng)有H₂SO₄，其物質(zhì)的量為（0.014mol-0.008mol）/6=0.001mol，再據(jù)原子守恒可寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：14HNO₃（濃）+3S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2SO₂↑+H₂SO₄+14NO₂↑+6H₂O；
故答案為：14HNO₃（濃）+3S$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$2SO₂↑+H₂SO₄+14NO₂↑+6H₂O．

點評 本題考查了硝酸的性質(zhì)和實驗探究，明確硝酸性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)的規(guī)律是解題關(guān)鍵，題目難度較大．