Question

5．如圖所示（圖中部分儀器未畫出）有一容積為300mL的注射器，與蒸餾燒瓶（500mL）相連接，燒瓶中有0.384g Cu片，現(xiàn)向燒瓶中加入18mL 2.5mol•L^-1的稀HNO₃溶液，并立即用錫箔包住橡皮塞封住瓶口．（氣體體積視為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的）試回答：
（1）欲提高銅與稀HNO₃的反應(yīng)速率，可采取多種不同的措施．若采用加入化學(xué)試劑的方法，可加入C（填字母代號(hào)）．
A．水     B．碳酸鈉   C．少量的濃HNO₃若添加儀器，圖中還缺少一種儀器的名稱是酒精燈．
（2）橡皮塞用錫箔包住的原因是濃硝酸具有強(qiáng)的氧化性能夠使橡膠老化．
（3）反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，燒瓶中可觀察到的主要現(xiàn)象有①溶液變藍(lán)；②生成無(wú)色氣體，隨之變成紅棕色氣體；③注射器活塞慢慢外移．
（4）停止反應(yīng)后，輕輕反復(fù)推拉注射器活塞，使氣體與氣體，氣體與液體皆充分反應(yīng)．若忽略液體體積的變化，最終溶液中c（NO₃^-）與開(kāi)始時(shí)相比C（填字母代號(hào)）．
A．變小B．變大C．不變             D．無(wú)法確定．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)提高反應(yīng)速率方法：增大反應(yīng)物濃度、升高溫度、增大基礎(chǔ)面積等；
（2）濃硝酸具有強(qiáng)的氧化性，能夠使橡膠老化；
（3）銅與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+4H₂O+2NO↑，一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮物紅棕色，依據(jù)裝置內(nèi)氣體多少判斷注射器活塞移動(dòng)情況；
（4）待Cu與HNO₃反應(yīng)停止后，此時(shí)裝置內(nèi)NO₂的體積為89．6mL，過(guò)量氧氣略大于60．2mL．若再通過(guò)輕輕推拉注射器活塞，使裝置內(nèi)氣體與氣體、氣體與液體之間充分反應(yīng)，則又發(fā)生反應(yīng)：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，O₂過(guò)量；NO₂又全部轉(zhuǎn)化為HNO₃．顯然，若忽略液體體積的變化，最終溶液中NO₃^-的物質(zhì)的量濃度與開(kāi)始時(shí)的濃度相等．

解答 解：（1）A．加入水硝酸的濃度進(jìn)一步降低，反應(yīng)速率降低，故不選；
 B．碳酸鈉能夠與硝酸反應(yīng)消耗硝酸，反應(yīng)速率降低，故不選；
C．加入少量的濃HNO₃，增大硝酸濃度，反應(yīng)速率加快，故選；
若用升高溫度的方法，必須提供熱源，使用酒精燈；
故答案為：C；酒精燈；
（2）硝酸具有強(qiáng)的氧化性，能夠使橡膠老化，為防止橡膠老化，橡皮塞用錫箔包��；
故答案為：硝酸具有強(qiáng)的氧化性，能夠使橡膠老化；
（3）參加反應(yīng)的Cu和HNO₃的物質(zhì)的量分別為0．006mol和0．045mol，實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的氧氣體積約占500×21%→105（mL），若加上注射器內(nèi)所含的氧氣，其氧氣的總體積應(yīng)略大于105mL．當(dāng)燒瓶中的Cu和HNO₃反應(yīng)開(kāi)始后：
   3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+4H₂O+2NO↑
    3mol　8mol　　　　　　　　　　44800mL
0．006mol　0．045mol　　　　　　　　　89．6mL
　　因?yàn)?．006/$\frac{0.006}{3}$＜$\frac{0.045}{8}$，所以HNO₃過(guò)量，Cu全部氧化而溶解，溶液變藍(lán)色（水合銅離子的顏色）．通過(guò)分析上述反應(yīng)可知：每當(dāng)3mol Cu被氧化，必同時(shí)有2mol HNO₃被還原．所以，當(dāng)有0．006mol Cu被氧化，則被還原的HNO₃的物質(zhì)的量應(yīng)為0．004mol，同時(shí)生成89．6mL無(wú)色氣體NO（標(biāo)況）．在上述反應(yīng)中，共消耗HNO₃ 0．016mol，還剩余HNO₃ 0．029mol．
由于裝置內(nèi)O₂的存在，隨之發(fā)生反應(yīng)：
　　2NO+O₂ =2NO₂
　　89．6mL　　44．8mL　89．6mL
所以，此時(shí)裝置內(nèi)氣體的體積增加89．6-44．8=44．8（mL），由于氣體的體積增大，裝置內(nèi)壓強(qiáng)隨之增大，注射活塞慢慢外移；
故答案為：①溶液變藍(lán)；②生成無(wú)色氣體，隨之變成紅棕色氣體；③注射器活塞慢慢外移；
（4）待Cu與HNO₃反應(yīng)停止后，此時(shí)裝置內(nèi)NO₂的體積為89．6mL，過(guò)量氧氣略大于60．2mL．若再通過(guò)輕輕推拉注射器活塞，使裝置內(nèi)氣體與氣體、氣體與液體之間充分反應(yīng)，則又發(fā)生反應(yīng)：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，O₂過(guò)量；NO₂又全部轉(zhuǎn)化為HNO₃．顯然，若忽略液體體積的變化，最終溶液中NO₃^-的物質(zhì)的量濃度與開(kāi)始時(shí)的濃度相等；
故答案為：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了硝酸的性質(zhì)及影響反應(yīng)速率因素，熟悉硝酸的強(qiáng)的氧化性是解題關(guān)鍵，題目難度中等．