Question

分別將等質(zhì)量的銅片與等體積且均過量的濃硝酸、稀硝酸反應，所得溶液前者呈綠色，后者呈藍色，有同學提出溶液呈綠色是銅與濃硝酸反應時產(chǎn)生的二氧化氮溶于過量的濃硝酸，其產(chǎn)生的黃色與藍色的硝酸銅溶液混在一起，使溶液呈綠色．
為了驗證該同學的推斷是否正確，甲、乙、丙三位同學各設計了一個實驗方案．
甲同學的方案：將盛綠色溶液的試管加熱，看是否有紅棕色的氣體產(chǎn)生．
（1）你認為甲同學的方案的不妥之處是什么？

 

應該作怎樣的修正（實驗裝置及方法不變）？

 

乙同學的方案：用雙氧水和二氧化錳制得氧氣，并把氧氣通入綠色溶液中，觀察其溶液是否變藍色．
（2）請用化學方程式表示其中的化學反應原理

 

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丙同學的方案：在通風櫥內(nèi)，將一根下端彎成螺旋狀且可抽動的銅絲插入盛有足量濃硝酸的試管A中，立即可觀察到試管中充滿紅棕色的NO₂氣體．將NO₂氣體經(jīng)導管通入到傾斜的另一支裝有淡藍色Cu（NO₃）₂溶液的試管B中，隨著實驗進行，試管B中的溶液藍色加深，很快又轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，繼續(xù)通入NO₂，綠色保持不變，向上抽起銅絲，使反應停止．
（3）簡述丙同學的方案中的溶液變色的原因．

 

（4）從環(huán)保的角度看，你認為三個方案中最好的是哪一個？說明理由．

 

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Answer 1

分析：（1）加熱條件下，濃硝酸易分解生成二氧化氮；
（2）二氧化氮、氧氣和水能發(fā)生氧化還原反應而生成硝酸；
（3）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，溶液濃度增大，溶液顏色加深，溶于二氧化氮的溶液呈黃色，含有銅離子的銅鹽溶液為藍色，二者混合呈綠色；
（4）根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)來分析．

解答：解：（1）濃硝酸是過量的，即使溶液中不溶解二氧化氮，在加熱條件下，濃硝酸分解生成二氧化氮，所以不能通過觀察是否生成二氧化氮判斷，可以通過觀察溶液的顏色是否變化判斷，如果溶液由綠色變?yōu)樗{色，說明溶有二氧化氮，
故答案為：濃硝酸是過量的，即使溶液里沒有溶解NO₂，加熱時，因為硝酸的分解也會產(chǎn)生NO₂；應該通過觀察其溶液是否變藍色來加以驗證；
（2）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和氧氣反應生成二氧化氮，所以其總的反應方程式為4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，
故答案為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；
（3）濃硝酸和銅反應生成二氧化氮，二氧化氮通入硝酸銅稀溶液中時，二氧化氮和水反應而使溶液變濃，溶液的顏色加深，隨著溶液中水量逐漸減少到一定程度時，溶液中硝酸濃度逐漸增大，繼續(xù)通入的二氧化氮便溶于其中形成黃色溶液，這樣和原有的藍色溶液相調(diào)和而成為綠色，
故答案為：通入的NO₂氣體與Cu（NO₃）₂稀溶液中的水反應，使溶液變濃，溶液的藍色加深；隨著溶液中水量逐漸減小到一定程度，溶液中硝酸濃度逐漸增大，繼續(xù)通入的NO₂氣體便溶于其中形成黃色溶液，這樣和原有的藍色溶液相調(diào)和而成為綠色；
（4）甲、丙同學設計的方案中都有有毒氣體產(chǎn)生，乙同學的設計方案中沒有有毒氣體產(chǎn)生，則乙同學的方案最好，
故答案為：乙同學的方案最好，因為這個方案中沒有有毒氣體產(chǎn)生．

點評：本題以硝酸與銅的反應為載體，綜合考查學生實驗設計和探究能力，涉及HNO₃的性質(zhì)、物質(zhì)驗證性實驗設計，利用對比的方法判斷硝酸的性質(zhì)，題目難度中等，是對基礎知識與學生綜合能力的考查，理解原理與各裝置作用是解題的關(guān)鍵．