Question

15．某實驗小組同學探究銅與硝酸的反應．
（1）按不同體積比配成不同濃度的硝酸溶液，各取10mL硝酸溶液與銅片反應，如表：

序號	濃硝酸與水的體積比	實驗現象
Ⅰ	1：1	反應速率快，溶液很快變成藍色，大量氣泡冒出，氣體呈紅棕色
Ⅱ	1：3	反應速率快，溶液變成藍色，大量氣泡冒出，氣體呈無色
Ⅲ	1：5	反應速率慢，微熱后加快，溶液變成藍色，氣泡冒出，氣體無色

①銅與稀硝酸反應的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，若生成標準狀況下0.56LNO氣體，反應中被還原的HNO₃的質量為1.58g
②依據表，制備NO氣體最適宜的是實驗Ⅱ，理由是產物是NO，反應速率較快（不用加熱）．
（2）為防止有毒氣體逸出造成空氣污染，該小組同學改進實驗裝置，如圖所示（夾持儀器略去）．用該裝置進行銅與稀硝酸的反應并驗證產生NO氣體的性質，實驗步驟如下：
Ⅰ．安裝好裝置后，檢查裝置氣密性．
Ⅱ．打開旋塞C，從B管上端加入所選濃度的硝酸，至銅絲下沿（不接觸鋼絲）．
Ⅲ．向上移動B管，使A管液面上升至與橡皮塞恰好接觸，關閉旋塞C，反應開始．
Ⅳ．當液面重新下降至與銅線脫離接觸時，反應停止．
Ⅴ．打開旋塞C，向下移動B管，使A中迅速進入少量空氣，關閉旋塞C，觀察現象．
①步驟Ⅰ中檢查裝置氣密性的操作是：關閉旋塞C，從B管上端加入水且產生一段高于A管的水柱，若觀察到A、B間形成液面差，且保持不變，說明裝置氣密性良好．
②步驟Ⅲ操作的目的是趕走液面上方空氣，防止NO被空氣中的O₂氧化，以便觀察生成氣體的顏色．
③為使A管內的NO氣體完全被溶液吸收，可進一步采取的操作是重復步驟Ⅴ的操作（或答“向下移動B管，使A中迅速進入空氣，關閉旋塞C，待氣體變為紅棕色，反復上述操作”）．

Answer 1

分析 （1）①金屬銅可以和硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮、水，根據化學方程式結合氣體的量來計算被還原的硝酸的量；
②制備NO氣體最適宜的方案應該是反應速率較快，制得的氣體是一氧化氮的方案；
（2）①根據大氣壓強原理來檢驗裝置的氣密性；
②A管液面上升至與橡皮塞恰好接觸，可以趕走液面上方空氣；
③NO氣體完全被溶液吸收，可以讓一氧化氮和足量的空氣接觸．

解答 解：（1）①金屬銅可以和硝酸反應生成硝酸銅和一氧化氮、水，實質是：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，若生成標準狀況下0.56L即0.025molNO氣體，則反應中被還原的HNO₃的物質的量是0.025mol，質量是0.025mol×63g/mol≈1.58g，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-═3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；1.58；
②依據上表，實驗Ⅱ的產物是NO，且反應速率較快（不用加熱），所以制備NO氣體最適宜的是實驗Ⅱ，
故答案為：產物是NO，反應速率較快（不用加熱）；
（2）①關閉旋塞C，從B管上端加入水，若觀察到A、B間形成液面差，且保持不變，說明裝置的氣密性良好，
故答案為：A、B間形成液面差，且保持不變；
②向上移動B管，使A管液面上升至與橡皮塞恰好接觸，關閉旋塞C，可以趕走液面上方空氣，防止NO被空氣中的O₂氧化，以便觀察生成氣體的顏色，
故答案為：趕走液面上方空氣，防止NO被空氣中的O₂氧化，以便觀察生成氣體的顏色；
③為使A管內的NO氣體完全被溶液吸收，可以向下移動B管，使A中迅速進入空氣，關閉旋塞C，待氣體變為紅棕色，反復上述操作，如果再次重復操作后氣體不再變為紅棕色，確定NO完全被溶液吸收，
故答案為：重復步驟Ⅴ的操作（或答“向下移動B管，使A中迅速進入空氣，關閉旋塞C，待氣體變為紅棕色，反復上述操作”）．

點評 本題以實驗的形式來考查硝酸的化學性質，是一道考查學生對知識的遷移和應用的題目，題目難度中等．