Question

13．以下素材是某課外實驗小組的實驗記錄，請根據實驗記錄回答有關問題．
實驗內容：銅與硝酸反應有關問題的探討．
實驗器材：電線細銅絲，1mol•L^-1HNO₃，14mol•L^-1HNO₃，堿石灰，Cu（NO₃）₂晶體，玻璃絲，酒精燈，試管，夾持器械，火柴．實驗記錄如下．

步驟	實驗操作	現象記錄
1	將1g細銅絲放入盛有10mL1mol•L-1HNO3的試管中加熱	銅絲表面有無色氣體逸出，溶液變成天藍色
2	將1g細銅絲放入盛有10mL的14mol•L-1HNO3的試管中	產生大量紅棕色氣體，溶液變為綠色，綠色由深到淺，未見到藍色．
3	將硝酸銅晶體配成飽和溶液	深藍色溶液
4	向飽和的硝酸銅溶液中不斷滴加14mol•L-1HNO3	溶液仍呈深藍色

已知：Cu²⁺可以和NH₃形成類似[Ag（NH₃）₂]⁺的復雜分子[Cu（NH₃）₄]²⁺，NH₃分子可以換成氣體分子或離子．
請回答：
（1）稀硝酸與銅絲反應后，所得溶液呈天藍色的化學粒子符號是[Cu（H₂O）₄]²⁺（寫化學式）．
（2）使飽和硝酸銅溶液呈深藍色的化學粒子符號可能是[Cu（H₂O）_4-x（NO₃）_x]^（2-x）（1＜x＜4）．
（3）有資料上介紹濃硝酸與銅絲反應后所得溶液顏色顯藍色，實驗中得到卻是綠色溶液，試寫出顯綠色的可能原因可能是還原產物NO₂溶入其中引起的，設計兩種不同的簡單的實驗方法證明你的解釋：方案①向飽和的硝酸銅溶液中通入大量的NO₂氣體；方案②將濃硝酸與銅絲反應后的溶液加熱（或方案③用水稀釋）．

Answer 1

分析 （1）根據實驗記錄和已知信息“Cu²⁺可以和NH₃形成類似[Ag（NH₃）₂]⁺的復雜分子[Cu（NH₃）₄]²⁺，NH₃分子可以換成氣體分子或離子”可知判斷所得溶液呈天藍色的化學粒子符號；
（2）與（1）對比：飽和硝酸銅溶液中c（（NO₃^-）大，根據已知信息推測使飽和硝酸銅溶液呈深藍色的化學粒子符號；
（3）根據濃硝酸與銅絲反應產生大量紅棕色氣體，溶液變為綠色，綠色由深到淺，未見到藍色可知，Cu（NO₃）₂溶液的綠色是由藍色的Cu（NO₃）₂溶液和黃色的HNO₃溶液（溶有NO₂）的兩者混合而成的；可以通過向飽和的硝酸銅溶液中通入大量的NO₂氣體或將濃硝酸與銅絲反應后的溶液加熱或用水稀釋等方法進行證明．

解答 解：（1）根據實驗記錄和已知信息“Cu²⁺可以和NH₃形成類似[Ag（NH₃）₂]⁺的復雜分子[Cu（NH₃）₄]²⁺，NH₃分子可以換成氣體分子或離子”可知：稀硝酸與銅絲反應后，所得溶液呈天藍色的化學粒子符號是：[Cu（H₂O）₄]²⁺，
故答案為：[Cu（H₂O）₄]²⁺；
（2）與（1）對比：飽和硝酸銅溶液中c（（NO₃^-）大，根據已知信息推測：使飽和硝酸銅溶液呈深藍色的化學粒子符號可能是：[Cu（H₂O）_4-x（NO₃）_x]^（2-x）（1＜x＜4），
故答案為：[Cu（H₂O）_4-x（NO₃）_x]^（2-x）（1＜x＜4）；
（3）由實驗記錄：濃硝酸與銅絲反應產生大量紅棕色氣體，溶液變為綠色，綠色由深到淺，未見到藍色，由此可見，Cu（NO₃）₂溶液的綠色是由藍色的Cu（NO₃）₂溶液和黃色的HNO₃溶液（溶有NO₂）的兩者混合而成的；驗證方案：方案①向飽和的硝酸銅溶液中通入大量的NO₂氣體；方案②將濃硝酸與銅絲反應后的溶液加熱；方案③用水稀釋，
故答案為：可能是還原產物NO₂溶入其中引起的；方案①向飽和的硝酸銅溶液中通入大量的NO₂氣體；方案②將濃硝酸與銅絲反應后的溶液加熱；方案③用水稀釋．

點評 本題考查了性質實驗方案的設計，題目難度中等，明確題中信息為解答關鍵，注意熟練掌握性質實驗方案設計與評價的原則，試題側重考查學生的分析、理解能力及靈活應用能力．