Question

在研究性学习中，某实验小组进行了铜与稀硝酸反应的实验探究．有三位学生设计了以下三种实验方案．如图所

在研究性学习中，某实验小组进行了铜与稀硝酸反应的实验探究．有三位学生设计了以下三种实验方案．如图所示： （1）写出稀硝酸与铜反应的化学方程式______．（2）甲同学用图1装置进行实验，在圆底烧瓶中加入20mL 6mol/L HNO 3 和2g薄铜片，在反应开始时，可观察到水槽内的导管中水面先慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从导管口冒出．试说明产生上述现象的原因______．（3）乙同学将甲的实验进行了改进，采用了图2装置进行实验．①在实验中，要使B中的气体始终保持无色，其操作是______．②如果开启a和c，关闭b，装置里液面上空间的体积为VmL，空气中氧气的体积分数为21%，实验在标准状况下进行，全部氧气通过反应转化为硝酸；实验开始时加入的铜为mg，实验完毕后剩余的铜为ng，所得溶液体积也是VmL．则所得溶液的物质的量浓度是______．（4）丙同学采用图3装置进行实验，将活塞打开，从U形管的长管口注入稀硝酸，一直注到U形管短管中充满液体时，立即关闭活塞．铜与稀硝酸开始反应产生NO气体．①当______时反应、自动停止，在______处观察到无色的NO气体．②为了证明Cu与稀HNO 3 反应生成的气体是NO，而不是N 2 ，需要的简单操作是______．③图3装置与图1、图2装置相比，优点是______．

Answer 1

（1）金属铜能和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，即3Cu+8HNO 3 =3Cu（NO 3 ） 2 +2NO↑+4H 2 O， 故答案为：3Cu+8HNO 3 =3Cu（NO 3 ） 2 +2NO↑+4H 2 O； （2）根据一氧化氮易和氧气反应的性质，可以得出：由于反应开始时产生的NO与烧瓶内空气中O 2 作用生成NO 2 ，NO 2 溶于水并与水反应使装置内气压减小，水倒吸入至一定高度后，当烧瓶中的氧气全部消耗后，生成的NO排出导管口，即有气泡产生， 故答案为：由于反应开始时产生的NO与烧瓶内空气中O 2 作用生成NO 2 ，NO 2 溶于水并与水反应使装置内气压减小，水倒吸入至一定高度后，当烧瓶中的氧气全部消耗后，生成的NO排出导管口，即有气泡产生； （3）①一氧化氮不和氧气结合的途径是先关闭a，开启b和c一段时间，再关b开a， 故答案为：先关闭a，开启b和c一段时间，再关b开a；  ②一氧化氮和氧气反应生成硝酸的反应为：4NO+3O 2 +2H 2 O=4HNO 3 ，设生成硝酸的物质的量为x，则 4NO+3O 2 +2H 2 O=4HNO 3 4    3          4    V×21% 22.4      x 则 3 21%V 22.4 = 4 x ，解得x=0.0125Vmol，根据c= n V ，则硝酸的浓度是0.0125mol?L -1 ，故答案为：0.0125mol?L -1 ； （4）①硝酸与铜丝脱离接触时，反应即刻停止，此时在U形管短管上部（或U形管左管上部）察到无色的NO气体， 故答案为：硝酸与铜丝脱离接触；U形管短管上部（或U形管左管上部）； ②一氧化氮极易和氧气反应生成红棕色的二氧化氮，但是氮气不具有此性质，所以可以再将分液漏斗的活塞慢慢打开，如果在分液漏斗中观察到气体由无色变为红棕色，则证明Cu与稀HNO 3 反应生成的气体是NO，而不是N 2 ， 故答案为：再将分液漏斗的活塞慢慢打开，在分液漏斗中观察到气体由无色变为红棕色； ③图3装置与图1、图2装置相比，能探究出铜与稀硝酸反应生成物为NO，此外还可以验证NO被氧化成NO 2 的过程， 故答案为：能探究出铜与稀硝酸反应生成物为NO，且可以验证NO被氧化成NO 2 的过程．