Question

【題目】某小組研究Cu與濃硝酸反應(yīng)時發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象：

裝置與試劑	現(xiàn)象
	Cu片完全溶解，產(chǎn)生紅棕色氣體，得到綠色溶液A，該溶液長時間放置后得到藍色溶液B。反應(yīng)后溶液體積幾乎不變。

（1）Cu與濃硝酸反應(yīng)的離子方程式為_____。

（2）甲同學(xué)猜測溶液A不是藍色而呈綠色與溶解了NO2有關(guān)，于是向溶液B中通入NO2，然后再持續(xù)通入一段時間N2，觀察到現(xiàn)象：_____，證實猜測合理。

甲同學(xué)為深入研究溶液A呈綠色的原因，查得如下資料并提出了新的假設(shè)：

假設(shè)一：A中形成了Cu(NO2)使溶液呈綠色。

為了驗證假設(shè)一的合理性，甲同學(xué)進行了如下實驗：

（實驗一）

操作	現(xiàn)象
①向20.0mL0.5mol·L-1Cu(NO3)2藍色溶液中通入少量NO2氣體	溶液呈綠色
②向20.0mL水中通入與①中等量的NO2氣體	溶液呈無色

（3）操作②的目的是_____。

（4）乙同學(xué)向①所得溶液中滴加濃硫酸，使溶液中c(H+)達約8mol·L-1，觀察到有無色氣體放出（遇空氣變?yōu)榧t棕色），溶液很快變回藍色。利用平衡移動原理解釋溶液變藍的原因：_____。

（5）綜合甲乙兩位同學(xué)的實驗，假設(shè)一不成立。請說明理由：______。

乙同學(xué)查得如下資料并提出來另一種假設(shè)：

假設(shè)二：A中濃硝酸溶解了NO2所得黃色溶液與Cu2+的藍色復(fù)合形成的綠色。

為驗證假設(shè)二的合理性，乙同學(xué)進行了如下實驗：

（實驗二）

操作	現(xiàn)象
①配制與溶液A的c(H+)濃度相同的HNO3溶液，取20.0mL，通入少量NO2氣體	溶液呈黃色
②加入	溶液變?yōu)榫G色
③……	溶液立即變回藍色

（6）操作②中加入的試劑為_____。

操作③進一步證明了假設(shè)二的合理性，寫出該操作：span>_____。

Answer 1

【答案】Cu+4H++2=Cu2++2H2O+2NO2↑ 溶液通入NO2后變綠，通入一段N2后又變藍 證明NO2溶于水時沒有顏色變化，排除這一因素在①中的干擾 加入濃硫酸后，溫度升高且c(H+)增大，HNO2分解導(dǎo)致c(HNO2)下降，均引起平衡HNO2+H+逆向移動，c()下降，Cu2+(藍色)+4Cu(NO2)(綠色)逆向移動，溶液顏色由綠色變?yōu)樗{色 加酸后溶液變?yōu)樗{色，說明酸性較強的溶液A中不能大量存在，因此Cu(NO2)也不能大量存在，不是溶液A呈綠色的主要原因 0.01ml molCu(NO3)2 加水稀釋

【解析】

本實驗利用Cu與濃硝酸發(fā)生反應(yīng)Cu+4H++2=Cu2++2H2O+2NO2↑制取NO2時，根據(jù)實驗現(xiàn)象提出猜測并研究溶液顏色變化的原因，結(jié)合平衡移動原理等知識解答相關(guān)現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，根據(jù)控制變量法的原理進行實驗設(shè)計。

(1)Cu與濃硝酸反應(yīng)生成硫酸銅、NO2和H2O，反應(yīng)的離子方程式為Cu+4H++2=Cu2++2H2O+2NO2↑；

(2)甲同學(xué)猜測溶液A不是藍色而呈綠色與溶解了NO2有關(guān)，于是向溶液B中通入NO2，溶液變成綠色，然后再持續(xù)通入一段時間N2，目的是將NO2吹出，進一步確認NO2的影響，因此通入一段時間N2后溶液又變成藍色；

(3)操作②是對比試驗，可證明NO2溶于水時沒有顏色變化，排除這一因素在①中的干擾；

(4)結(jié)合資料可知，由于加入濃硫酸后，溫度升高且c(H+)增大，HNO2分解導(dǎo)致c(HNO2)下降，同時產(chǎn)生無色氣體，均引起平衡HNO2+H+逆向移動，c()下降，Cu2+(藍色)+4Cu(NO2)(綠色)逆向移動，所以溶液顏色由綠色變?yōu)樗{色；

(5)根據(jù)題干信息，所用Cu和HNO3的量中HNO3過量，根據(jù)方程式可知，A存有大量HNO3，酸性很強，而加酸后溶液變?yōu)樗{色，說明酸性較強的溶液中不能大量存在，因此Cu(NO2)也不能大量存在，不是溶液A呈綠色的主要原因，故假設(shè)一不成立；

(6)根據(jù)控制變量法，操作②中加入的試劑應(yīng)與實驗一相同，即為0.01ml molCu(NO3)2；

(7)根據(jù)資料ⅳ，稀硝酸中溶有少量NO2時呈無色，因此可采用稀釋的方法。