Question

已知硝酸銅溶液顏色為藍色．某學�；瘜W課外小組同學們在做銅與濃硝酸、稀硝酸反應的實驗中，發(fā)現(xiàn)銅和濃硝酸反應后溶液為綠色且有紅棕色氣體產(chǎn)生，而銅和稀硝酸反應后溶液為藍色，產(chǎn)生無色氣體．為弄清反應后溶液顏色出現(xiàn)差異的原因，他們進行了實驗探究．
【實驗】在兩支試管中各放入一小塊等質量的銅片，分別加入等體積的濃HN0₃（14mol/L）和稀HN0₃（4mol/L），立即用蘸有NaOH的棉花封住試管口．充分反應后銅均無剩余．
（1）Cu與濃HNO₃反應的離子方程式

 

（2）用蘸有NaOH的棉花封住試管口的原因

 

已知NO₂與NaOH溶液反應中，其中NO₂的還原產(chǎn)物是亞硝酸鹽（NO₂^-）寫出反應的化學反應式

 

，
【提出假設】假設一、因為銅離子濃度大造成的．
假設二、溶液呈綠色是因為銅與濃硝酸反應時產(chǎn)生的二氧化氮溶于過量濃硝酸，加上和藍色的硝酸銅溶液混在一起，使溶液呈綠色．
【設計實驗方案，驗證假設】
（3）上述實驗

 

（“能”或“不能”）證明假設一不成立，原因

 

（4）甲同學設計實驗驗證假設二，請幫他完成下表中內(nèi)容（提示：NO₃^-在不同條件下的還原產(chǎn)物較復雜，有時難以觀察到氣體產(chǎn)生）

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
①取銅與濃硫酸反應所得的綠色溶液于試管中，多次震蕩，靜置 ②取銅與稀硝酸反應所得的藍色溶液通NO2氣體 ③	溶液顏色由綠色轉變?yōu)樯钏{色，證明假設二成立 藍色溶液變成綠色，證明假設二成立

【分析推理】
（5）銅和稀硝酸反應后溶液為藍色的原理

 

．

Answer 1

分析：（1）硝酸具有強氧化性，可與銅反應生成硝酸銅和二氧化氮氣體；
（2）二氧化氮可與氫氧化鈉反應，為避免二氧化氮對空氣的污染，應用堿液處理；
（3）銅的質量相同，溶液體積相等，完全反應生成硝酸銅的濃度應相同；
（4）要證明是Cu（NO₃）₂濃度溶解了NO₂導致裝置溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO₂趕走再觀察顏色變化．二是在Cu（NO₃）₂溶液通入二氧化氮觀察溶液的顏色變化；
（5）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮．

解答：解：（1）硝酸具有強氧化性，可與銅反應生成硝酸銅和二氧化氮氣體，反應的離子方程式為Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+4H⁺+2NO₃^-=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O；
（2）二氧化氮可與氫氧化鈉反應，為避免二氧化氮對空氣的污染，應用堿液處理，反應的化學方程式為2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂ +H₂O，
故答案為：防止污染環(huán)境； 2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂ +H₂O；
（3）銅的質量相同，溶液體積相等，完全反應生成硝酸銅的濃度應相同，則可證明實驗假設一步正確，
故答案為：能；充分反應后兩試管的Cu（NO₃）₂溶液物質的量濃度相等；
（4）要證明是Cu（NO₃）₂濃度溶解了NO₂導致裝置溶液呈綠色，一是可設計將溶解的NO₂趕走再觀察顏色變化．二是在Cu（NO₃）₂溶液通入二氧化氮觀察溶液的顏色變化，
故答案為：取Cu 與濃HNO₃反應后的綠色溶液，向其中通入足量的空氣； 溶液的顏色由綠色逐漸變?yōu)樗{綠色，最終變?yōu)樗{色．
（5）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮，沒有溶解二氧化氮，則為藍色，
故答案為：Cu 與稀HNO₃ 反應后生成無色的NO和Cu（NO₃）₂ 溶液，故溶液為藍色．

點評：本題主要考查HNO₃的性質、屬物質驗證性實驗設計，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查為高考常見題型，利用對比的方法判斷硝酸的性質，物質驗證性實驗方案的設計如下：結合已知的物質具有的性質，選擇合適的試劑，設計具體實驗方案驗證物質是否具有該性質．對有毒氣體要設計尾氣處理裝置，防止污染環(huán)境．