问题 实验题

(13分)某研究性学习小组设计不同实验方案来研究硝酸的性质。

(1)甲组同学设计下图装置来证实稀硝酸与铜反应,步骤如下。

A、检验50ml针筒的气密性。

B、抽出活栓,往针筒内放入一小块铜片,把针筒活栓推到底,将针筒下端玻璃管浸入蒸馏水中,抽拉活栓,吸入约10mL蒸馏水,发现针筒内仍有空气,然后                 

C、将针筒下端玻璃管浸入浓硝酸中,抽拉活栓,缓缓吸入4mL浓硝酸,将针筒下端套上橡皮管,然后用铁夹夹住。

回答以下相关问题:

①B中应补充的操作是                                          

②一段时间后在针筒内观察到溶液颜色为蓝色,有      色气体产生。该反应的离子方程式为                                            

③反应停止后,针筒内产生了气体,要验证产生的气体是NO,还需进一步进行的操作是                                                

(2)乙组同学也用此装置直接抽取浓硝酸和铜反应,发现溶液是绿色的,为了探究绿色的原因,乙组同学又做了三组对比实验,具体如下:

m(Cu)/g硝酸(过量)溶液颜色
A1浓HNO3(4mL)溶液为绿色
1稀HNO3(4mL)溶液为蓝色
B0.5浓HNO3(4mL)溶液为绿色
1稀HNO3(4mL)溶液为蓝色
C2浓HNO3(4mL)溶液为绿色
1稀HNO3(4mL)溶液为蓝色
根据乙组同学三组对比实验回答问题:

①一种观点认为:这可能是Cu2+浓度差异的结果,你同意这种看法吗?(填“同意”或“不同意”)__________,原因是                          。(结合表格信息加以阐述)

②另一种观点认为:溶液呈绿色是铜与浓硝酸反应时产生的NO2溶于过量浓硝酸显黄色,加上和蓝色的硝酸铜溶液混在一起,使溶液呈绿色。为了验证推断是否正确,三位同学分别设计了三种方案,并进行验证: 

方案一:将绿色溶液转移至试管,并给试管加热片刻,立即看到大量红棕色气体产生。认为该气体一定是溶解在溶液中的NO2,但也有同学持有异议。请分析原因          。 

方案二:用双氧水和二氧化锰制得氧气,并把氧气缓缓通入绿色溶液中,观察溶液颜色变为蓝色。请用方程式表示溶液颜色变化的反应原理__________      ____________。 

方案三:往蓝色溶液中缓缓通入NO2气体,溶液颜色变绿色。

③从环保的角度看,你认为三个方案中最好的是哪一个           

答案

(1)①针头朝上倒放,推活栓,使针头内充满水(2分)

②无色(1分)3Cu+8H++2NO3=3Cu2++2NO↑+4H2O(2分)

③往针筒内抽气,气体由无色变红棕色(1分)(把气体往外排也可以,但不够环保)

(2)①不同意(1分)相同质量的铜与相同体积且过量的硝酸反应生成的铜离子浓度相同(1分)②过量的硝酸分解会产生红棕色的NO2(2分)   4NO2+ O2+2H2O=4HNO3(2分)  

③方案二(1分)

(1)要排尽空气,可以通过把针筒倒放,然后推动活塞即可。硝酸具有强氧化性,能氧化单质铜生成硝酸铜,溶液显蓝色。要验证NO,可以利用其极易被氧气氧化生成红棕色NO2来实现。

(2)因为反应中硝酸是过量的,而铜的质量也是相等的,即生成的硝酸铜的浓度是相同的,所以不可能是因为浓度差异引起。由于硝酸过量,而硝酸是不稳定的,在加热的条件下,硝酸也会分解产生NO2。在氧气的作用下,NO2被氧化生成硝酸,由于消耗了NO2,所以溶液颜色显蓝色。根据原理可知方案1和3均会引起环境的污染,所以方案2是最好的。

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