Question

某小組對Cu與濃HNO₃的反應(yīng)進行研究．記錄如下：

	裝置	藥品	現(xiàn)象
實驗1		0.64g Cu片（0.01mol）和20.0mL濃HNO3	Cu片消失，得到綠色溶液A，放置較長時間后得到藍色溶液B，…

Ⅰ．Cu與濃HN0₃反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
Ⅱ．探究實驗1中溶液A呈綠色而不是藍色的原因．
（1）甲認為溶液呈綠色是由Cu²⁺離子濃度較大引起的．乙根據(jù)實驗記錄，認為此觀點不正確，乙的依據(jù)是

 

．
（2）乙認為溶液呈綠色是由溶解的NO₂引起的．進行實驗2：先將NO₂通入B中，再鼓入N₂．結(jié)果證實假設(shè)成立．則以上兩步操作對應(yīng)的現(xiàn)象分別是

 

、

 

．
（3）為深入研究，丙查閱資料，有如下信息：
i．溶有NO₂的、濃HNO₃呈黃色；水或稀HNO₃中通少量NO₂溶液呈無色．
ii．NO₂溶于水，會發(fā)生反應(yīng)2NO₂+H₂O═HNO₃+HNO₂，HNO₂是弱酸，只能穩(wěn)定存在于冷、稀的溶液中，否則易分解．
iii．NO₂^-能與Cu²⁺反應(yīng)：Cu²⁺（藍色）+4NO₂^-?Cu（NO₂）₄^2-（綠色）
據(jù)此，丙進一步假設(shè)：
①可能是A中剩余的濃HNO₃溶解了NO₂得到的黃色溶液與Cu（NO₃）₂的藍色溶液混合而形成的綠色；
②可能是A中生成了Cu（NO₂）₄^2-使溶液呈綠色．丙進行如下實驗：

	操作	現(xiàn)象
實驗3	1、配制與溶液A的c（H+）相同的HNO3溶液，取20.0mL，通入NO2氣體	溶液呈黃色
	2、再加0.01mol Cu（NO3）2固體攪拌至完全溶解	溶液變?yōu)榫G色
	3、加水稀釋	溶液立即變?yōu)樗{色
實驗4	1、向20.0mL 0.5mol/L Cu（NO3）2藍色溶液中通入少量NO2	溶液呈綠色
	2、加入稀H2SO4	有無色氣體放出，遇空氣變紅棕色，溶液很快變?yōu)樗{色

①亞硝酸分解的化學(xué)方程式是

 

．
②請用平衡原理解釋加入稀H₂SO₄后綠色溶液變藍的原因：

 

．
（4）根據(jù)實驗得出結(jié)論：實驗l中溶液A呈綠色的主要原因是

 

，請依據(jù)實驗現(xiàn)象闡述理由：

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：Ⅰ（1）硝酸具有強氧化性，可與銅反應(yīng)生成硝酸銅和二氧化氮氣體；
Ⅱ．（1）乙的依據(jù)是 溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺） 基本相同；（2）乙認為溶液呈綠色是由溶解的NO₂引起的，若假設(shè)成立，則先將NO₂通入B中，再鼓入N₂，以上兩步操作對應(yīng)的現(xiàn)象分別是溶液由藍變綠、溶液由綠變藍，有紅棕色氣體逸出；
（3）①根據(jù)加入稀H₂SO₄有無色氣體放出，遇空氣變紅棕色，可知有一氧化氮生成，則亞硝酸歧化分解；
②加入稀H₂SO₄后綠色溶液變藍的原因：加入稀硫酸，抑制HNO₂的電離，并使HNO₂分解，降低c（NO₂^-），造成 Cu²⁺（藍色）+4NO₂^-?Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反應(yīng)方向移動，綠色變藍色；
（4）根據(jù)實驗對比得出結(jié)論：實驗l中溶液A呈綠色的主要原因是 A中剩余的濃 HNO₃溶解了NO₂得到的黃色溶液與Cu（NO₃）₂ 的藍色溶液混合而形成的綠色；理由：實驗4中加稀硫酸，溶液變?yōu)樗{色，說明酸性較強的A溶液中 NO₂^-不能大量存在，因此在A溶液中綠色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺與NO₂^-反應(yīng)生成Cu（NO₂）₄^2- 不是使溶液呈綠色的主要原因．

解答： 解：Ⅰ（1）硝酸具有強氧化性，可與銅反應(yīng)生成硝酸銅和二氧化氮氣體，反應(yīng)方程式為Cu+4HN0₃（濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂0，
故答案為：Cu+4HN0₃（濃）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂0；
Ⅱ．（1）乙的依據(jù)是 溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺） 基本相同，故答案為：溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺） 基本相同；
（2）乙認為溶液呈綠色是由溶解的NO₂引起的，若假設(shè)成立，則先將NO₂通入B中，再鼓入N₂，以上兩步操作對應(yīng)的現(xiàn)象分別是溶液由藍變綠、溶液由綠變藍，有紅棕色氣體逸出，故答案為：溶液由藍變綠；溶液由綠變藍，有紅棕色氣體逸出；
（3）①根據(jù)加入稀H₂SO₄有無色氣體放出，遇空氣變紅棕色，可知有一氧化氮生成，則亞硝酸歧化分解的化學(xué)方程式是 3HNO₂═HNO₃+2NO↑+H₂O，故答案為：3HNO₂═HNO₃+2NO↑+H₂O；
②加入稀H₂SO₄后綠色溶液變藍的原因：加入稀硫酸，抑制HNO₂的電離，并使HNO₂分解，降低c（NO₂^-），造成 Cu²⁺（藍色）+4NO₂^-?Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反應(yīng)方向移動，綠色變藍色，故答案為：加入稀硫酸，抑制HNO₂的電離，并使HNO₂分解，降低c（NO₂^-），造成 Cu²⁺（藍色）+4NO₂^-?Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反應(yīng)方向移動，綠色變藍色；
（4）根據(jù)實驗得出結(jié)論：實驗l中溶液A呈綠色的主要原因是 A中剩余的濃 HNO₃溶解了NO₂得到的黃色溶液與Cu（NO₃）₂ 的藍色溶液混合而形成的綠色；依據(jù)實驗現(xiàn)象闡述理由：實驗4中加稀硫酸，溶液變?yōu)樗{色，說明酸性較強的A溶液中 NO₂^-不能大量存在，因此在A溶液中，綠色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺與NO₂^-反應(yīng)生成Cu（NO₂）₄^2- 不是使溶液呈綠色的主要原因，故答案為：A中剩余的濃 HNO₃溶解了NO₂得到的黃色溶液與Cu（NO₃）₂ 的藍色溶液混合而形成的綠色；實驗4中加稀硫酸，溶液變?yōu)樗{色，說明酸性較強的A溶液中 NO₂^-不能大量存在，因此在A溶液中，綠色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺與NO₂^-反應(yīng)生成Cu（NO₂）₄^2- 不是使溶液呈綠色的主要原因．

點評：本題主要考查HNO₃的性質(zhì)、屬物質(zhì)驗證性實驗設(shè)計，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，利用對比的方法判斷硝酸的性質(zhì)，物質(zhì)驗證性實驗方案的設(shè)計如下：結(jié)合已知的物質(zhì)具有的性質(zhì)，選擇合適的試劑，設(shè)計具體實驗方案驗證物質(zhì)是否具有該性質(zhì)．對有毒氣體要設(shè)計尾氣處理裝置，防止污染環(huán)境．