Question

某研究性學習小組設計實驗方案來研究稀硝酸與銅反應生成NO．
（1）補充完成下列實驗步驟：
①

 

；
②打開活塞A，往U型管右側漏斗中注入稀硝酸，一直注到稀HNO₃接觸到A處橡皮塞為止；
③關閉活塞A，觀察實驗現象．
（2）記錄描述觀察到的實驗現象：可觀察到的現象有：U型管左側銅絲逐漸溶解，有

 

色氣體產生，溶液呈

 

色，隨著反應不斷進行，最后反應自行停止，該過程反應的離子方程式為

 

．
（3）試管內裝有NO，倒置于水槽中，當向試管內通入21mLO₂時，最后試管中的液面仍在原來的位置，則原試管中NO的體積為

 

mL．
（4）0.1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物質的量濃度分別為0.1mol/L和0.4mol/L．若向該混合液中加入足量的銅粉，則最多能溶解銅粉的質量

 

g．若要使溶液中的Cu²⁺全部轉化為Cu（OH）₂沉淀，應加入2mol?L^-1的氫氧化鈉溶液

 

_mL．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,硝酸的化學性質

專題：

分析：（1）任何有連接儀器的裝置在使用前都要檢驗裝置氣密性；
（2）稀硝酸具有強氧化性，能將Cu氧化為銅離子，硝酸銅溶液呈藍色，硝酸被還原為無色的NO；
（3）最后試管中的液面仍在原的位置，說明反應后氧氣的體積等于原試管中NO的體積，結合反應4NO+O₂+2H₂O=4HNO₃計算；
（4）n（HNO₃）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，n（H₂SO₄）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，根據離子方程式中Cu和硝酸根離子、氫離子的關系式計算；溶液中氫離子和銅離子都和NaOH反應，根據氫離子、銅離子的物質的量計算NaOH的體積．

解答： 解：（1）任何有連接儀器的裝置在使用前都要檢驗裝置氣密性，所以該裝置在實驗前要檢驗裝置氣密性，故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）稀硝酸具有強氧化性，能將Cu氧化為銅離子而使溶液呈藍色，同時生成無色氣體NO，離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，故答案為：無；藍；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（3）最后試管中的液面仍在原的位置，說明反應后氧氣的體積等于原試管中NO的體積，
設原試管中NO的體積為VmL，
則4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，
 4     3
VmL  

3

4

VmL，
則21mL-

3

4

VmL=VmL，
V=12，
故答案為：12；
（4）n（HNO₃）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，n（H₂SO₄）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，n（H⁺）=n（HNO₃）+2n（H₂SO₄）=0.01mol+0.08mol=0.09mol，n（NO₃^-）=n（HNO₃）=0.01mol，
和銅反應離子方程式為3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，n（NO₃^-）：n（H⁺）=0.01mol：0.09mol=

1

9

＜

1

4

，所以氫離子有剩余，根據硝酸根離子計算溶解銅的質量，
設溶解Cu的質量為x，消耗氫離子的物質的量為y，
3Cu+2NO₃^-+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O
192g   2mol      8mol
x      0.01mol   y
192g：2mol=x：0.01mol
x=

192g×0.01mol

2mol

=0.96g；
2mol：8mol=0.01mol：y
y=

8mol×0.01mol

2mol

=0.04mol
則剩余氫離子的物質的量=0.09mol-0.04mol=0.05mol，
剩余氫離子和銅離子都和NaOH溶液反應，
設和銅離子反應消耗NaOH的體積為ZL，
Cu²⁺---Cu（OH）₂---2NaOH
1mol            2mol

0.96g

64g/mol

        2Zmol
1mol：2mol=

0.96g

64g/mol

：2Zmol
Z=0.015L=15mL，
根據H⁺+OH^-=H₂O知，n（H⁺）=n（NaOH）=0.05mol，則氫離子消耗NaOH體積=

0.05mol

2mol/L

=0.025L=25mL，所以一共需要NaOH體積=15mL+25mL=40mL，
故答案為：0.96g；40mL．

點評：本題考查性質實驗方案設計，側重考查實驗基本操作、觀察分析、計算能力，明確實驗原理是解本題關鍵，注意（4）題中氫離子還和NaOH反應，向混合溶液中滴加NaOH時，注意離子反應先后順序，為易錯點．