Question

14．某研究性學習小組設計不同實驗方案來研究硝酸的性質．
（1）甲組同學設計如圖裝置來證實稀稍酸與銅反應，步驟如下．
A．檢驗50ml針筒的氣密性．
B．抽出活栓，往針筒內放入一小塊銅片，把針筒活栓推到底，將針筒下端玻璃管浸入蒸餾水中，抽拉活栓，吸入約10mL蒸餾水，發現針筒內仍有空氣，然后針頭朝上倒放，推活栓，使針頭內充滿水．
C．將針筒下端玻璃管浸入濃硝酸中，抽拉活栓，緩緩吸入4mL濃硝酸，將針筒下端套上橡皮管，然后用鐵夾夾住．
回答以下相關問題：
①一段時間后在針筒內觀察到溶液顏色為藍色，有無色氣體產生．該反應的化學方程式為3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O．
②反應停止后，針筒內產生了氣體，要驗證產生的氣體是NO，還需進一步進行的操作是往針筒內抽氣，氣體由無色變紅棕色．
（2）乙組同學也用此裝置直接抽取濃硝酸和銅反應，發現溶液是綠色的，為了探究綠色的原因，乙組同學又做了三組對比實驗，具體如表：

組	m（Cu）/g	硝酸（過量）	溶液顏色
A	1	濃HNO3（4mL）	溶液為綠色
	1	稀HNO3（4mL）	溶液為藍色
B	0.5	濃HNO3（4mL）	溶液為綠色
	1	稀HNO3（4mL）	溶液為藍色
C	2	濃HNO3（4mL）	溶液為綠色
	1	稀HNO3（4mL）	溶液為藍色

根據乙組同學三組對比實驗回答問題：
①一種觀點認為：這可能是Cu²⁺濃度差異的結果，你同意這種看法嗎？不同意（填“同意”或“不同意”），原因是相同質量的銅與相同體積且過量的硝酸反應生成的銅離子濃度相同．結合表格信息加以闡述）
②另一種觀點認為：溶液呈綠色是銅與濃硝酸反應時產生的NO₂溶于過量濃硝酸顯黃色，加上和藍色的硝酸銅溶液混在一起，使溶液呈綠色．為了驗證推斷是否正確，三位同學分別設計了三種方案，并進行驗證：
方案一：將綠色溶液轉移至試管，并給試管加熱片刻，立即看到大量紅棕色氣體產生．認為該氣體一定是溶解在溶液中的NO₂，但也有同學持有異議．請分析原因過量的硝酸分解會產生紅棕色的NO₂．
方案二：用雙氧水和二氧化錳制得氧氣，并把氧氣緩緩通入綠色溶液中，觀察溶液顏色變為藍色．請用方程式表示溶液顏色變化的反應原理4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃．
方案三：往藍色溶液中緩緩通入NO₂氣體，溶液顏色變綠色．
③從環保的角度看，你認為三個方案中最好的是哪一個方案二．

Answer 1

分析 （1）硝酸具有強氧化性，能氧化單質銅生成硝酸銅，溶液呈藍色，要驗證NO，可利用其極易被氧氣氧化生成紅棕色二氧化氮來實現；
（2）因為反應中硝酸過量，而銅的質量也是相等的，即生成的硝酸銅的濃度是相同的，說以不可能是因為濃度差異引起，由于硝酸過量，而硝酸是不穩定的，在加熱的條件下，硝酸也會分解生成二氧化氮，在氧氣的作用下，生成硝酸，由于消耗了二氧化氮，所以溶液顏色顯藍色，根據原理可知方案1和3均引起環境污染，說以方案2是最好的．

解答 解：（1）①硝酸具有強氧化性，與銅反應生成硝酸銅，稀硝酸生成NO，NO氣體無色，化學方程式為：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
故答案為：無；3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
②要驗證NO，可利用其極易被氧氣氧化生成紅棕色二氧化氮來實現，方法是往針筒內抽氣，氣體由無色變紅棕色；
故答案為：往針筒內抽氣，氣體由無色變紅棕色；
（2）①因為反應中硝酸過量，而銅的質量也是相等的，即生成的硝酸銅的濃度是相同的；
故答案為：不同意；相同質量的銅與相同體積且過量的硝酸反應生成的銅離子濃度相同；
②硝酸是不穩定的，在加熱的條件下，硝酸也會分解生成二氧化氮，二氧化氮和與氧氣反應生成硝酸，反應的方程式為4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；
故答案為：過量的硝酸分解會產生紅棕色的NO₂；4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；
③方案一和三均引起環境污染，說以方案二是最好的；
故答案為：方案二．

點評 本題考查了銅與硝酸的反應，綜合考查學生實驗設計和探究能力，涉及硝酸的性質、物質驗證性實驗設計，利用對比的方法判斷硝酸的性質，題目難度中等，側重于考查學生的分析問題和解決問題的能量，注意相關基礎知識的學習與積累．