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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
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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______. |
▼优质解答
答案和解析
(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
则
(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. |
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