Question

如圖1所示，某興趣小組同學(xué)將銅片加入稀硝酸，發(fā)現(xiàn)開始時氣泡產(chǎn)生速率非常慢，一段時間后速率明顯加快，燒瓶內(nèi)溶液呈淺藍(lán)色并不斷加深，液面上方的氣體顏色也在不斷加深．該小組同學(xué)擬通過實驗探究反應(yīng)速率變化的原因．

（1）圖1中銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式為

 

；
用離子方程式表示NaOH溶液所起的作用

 

；
（2）小組同學(xué)提出了如下假設(shè)并設(shè)計實驗探究：
Ⅰ．甲同學(xué)認(rèn)為是反應(yīng)放熱導(dǎo)致溶液溫度升高所致，完成此實驗還需要的儀器是

 

；
測定反應(yīng)過程中溶液不同時間的溫度，結(jié)果如表：

時間/min	0	5	10	15	20	25	35	50	60	70	80
溫度/℃	25	26	26	26	26	26	26.5	27	27	27	27

結(jié)合實驗?zāi)康暮捅碇袛?shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是

 

；
Ⅱ．乙同學(xué)認(rèn)為生成的Cu²⁺對反應(yīng)有催化作用，為驗證此假設(shè)，取A、B兩支試管分別加入等量的銅片和稀硝酸，那么最好是在其中一支試管中加入少量的

 

（填序號），
A．硝酸銅晶體        B．硝酸銅溶液        C．硫酸銅晶體        D．硫酸銅溶液
然后對比兩支試管的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象基本相同．因此得出結(jié)論：Cu²⁺并不是反應(yīng)的催化劑．
Ⅲ．丙同學(xué)根據(jù)現(xiàn)象推測反應(yīng)過程中還有少量

 

 生成，進(jìn)而認(rèn)為該物質(zhì)對反應(yīng)有催化作用，如圖2所示，實驗中丙同學(xué)從a處通入該物質(zhì)后，發(fā)現(xiàn)左管中產(chǎn)生氣泡速率明顯快于右管．小組同學(xué)得出最后結(jié)論：這種物質(zhì)對銅和稀硝酸的反應(yīng)有催化作用．
（3）實驗結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)試管中溶液呈綠色，而不顯藍(lán)色．部分同學(xué)認(rèn)為是該溶液中硝酸銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高所致，另一部分同學(xué)認(rèn)為是該溶液中溶解了通入的物質(zhì)．請你設(shè)計一個實驗方案來證明哪種假設(shè)正確．（寫出實驗操作、實驗現(xiàn)象和結(jié)論）

 

．

Answer 1

考點：探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水；NaOH溶液可以吸收二氧化氮和一氧化氮氣體；
（2）Ⅰ、測量溫度變化的常用儀器為溫度計；驗證溫度對速率的影響，獲得實驗數(shù)據(jù)后可以獲得一系列結(jié)論，如果把它放在整個實驗探究中去理解可知最重要的結(jié)論是反應(yīng)液溫度上升不是反應(yīng)速率明顯加快的主要原因；
Ⅱ、加入固體，不能加入溶液，否則溶液濃度減小，不能加入硫酸根離子；
Ⅲ、液面上方的氣體顏色不斷加深，說明生成了NO₂氣體；
（3）根據(jù)改變?nèi)芤褐邢跛徙~的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或溶解氣體的濃度是否影響溶液的顏色來判斷．

解答： 解：（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；NaOH溶液可以吸收二氧化氮和一氧化氮氣體，反應(yīng)的離子方程式為：NO+NO₂+2OH^-═2NO₂^-+H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-（稀）═3Cu²⁺+2NO?+4H₂O；NO+NO₂+2OH^-═2NO₂^-+H₂O；
（2）Ⅰ、測量溫度變化的常用儀器為溫度計；由表中數(shù)據(jù)可知，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率明顯加快，但溫度變化不大，所以溫度不是反應(yīng)速率明顯加快的主要原因；
故答案為：溫度計；溫度不是反應(yīng)速率明顯加快的主要原因；
Ⅱ、加入固體，不能加入溶液，否則溶液濃度減小，不能加入硫酸根離子，故選A；
Ⅲ、液面上方的氣體顏色不斷加深，說明生成了NO₂氣體，故答案為：NO₂；
（3）要證明是Cu（NO₃）₂濃度過低或是溶解了NO₂導(dǎo)致裝置中溶液呈綠色，一是可設(shè)計將溶解的NO₂趕走再觀察顏色變化．二是增加溶液中Cu（NO₃）₂溶液的濃度觀察反應(yīng)后的顏色變化，故答案為：加熱該綠色溶液，觀察顏色變化（或向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化或向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，觀察顏色變化）．

點評：本題考查了銅和硝酸的反應(yīng)實驗，難點是（3）題，會設(shè)計實驗驗證是Cu（NO₃）₂濃度過低或是溶解了NO₂導(dǎo)致裝置中溶液呈綠色，設(shè)計實驗是高考的熱點，也是學(xué)習(xí)的難點．