Question

5．甲同學采用如圖Ⅰ所示裝置驗證銅與稀硝酸的反應，并用排水法收集NO氣體．
（1）寫出試管a中銅與稀硝酸發(fā)生反應的離子方程式3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O．
（2）乙同學認為甲雖然收集到的氣體為一氧化氮，但并不能說明反應中一定生成一氧化氮．他的理由是在銅和稀硝酸反應容器的上部看到了紅棕色氣體．
（3）丙同學釆用如圖Ⅱ所示裝置進行實驗，證明了銅與稀硝酸反應生成一氧化氮．該同學的步驟如下表所示，請將表格中的實驗現(xiàn)象填完整．

實驗步驟	問題
1．從U型管左端加入稀硝酸直至充滿U型管右端	/
2．用附有銅絲的膠塞塞住U型管右端，觀察現(xiàn)象	U型管右端產(chǎn)生無色氣體，溶液變藍色
3．待反應停止后打開膠塞，觀察實驗現(xiàn)象	現(xiàn)象是無色氣體與空氣接觸后立即變成紅棕色

（4）丁同學認為丙的實驗存在缺陷．用圖Ⅲ所示裝置代替圖Ⅱ中U型管右端的附有銅絲的膠塞進行實驗，待反應停止后將一氧化氮氣體排入分液漏斗中，觀察到的實驗現(xiàn)象與丙同學實驗的第3步驟的相同．丁同學要將一氧化氮氣體排入分液漏斗中應進行的正確操作是①拿下分液漏斗瓶塞②慢慢打開分液漏斗的活塞③待液面與膠塞接觸時立即關閉活塞．
（5）若將32g銅與175mL一定濃度的硝酸巧合完全反應，只產(chǎn)生NO和NO₂氣體共16.8L（標準狀況時體積），該硝酸的物質(zhì)的量濃度為10mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)銅與稀硝酸的反應寫出相應的反應方程式3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃ ） ₂+2NO↑+4H₂O，再改寫成離子反應方程式；
（2）根據(jù)觀察到的現(xiàn)象確定并寫出反應方程式；
（3）根據(jù)生成物的顏色推斷現(xiàn)象；根據(jù)一氧化氮的性質(zhì)推斷現(xiàn)象；
（4）丙同學實驗存在一定的缺陷，生成的NO進入空氣中污染大氣，同時生成的紅棕色NO₂被空氣稀釋顏色較淺，效果不明顯，故丁同學用分液漏斗代替，可以緩沖空氣稀釋生成的NO2氣體，效果明顯，操作時只要將分液漏斗的瓶塞打開即可；
（5）溶解的Cu為32g，物質(zhì)的量為32g÷64g/mol=0.5mol，標況下產(chǎn)生NO和NO₂氣體共16.8L，氣體的物質(zhì)的量為16.8L÷22.4L/mol=0.75mol，結合原子守恒可計算參加反應的硝酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=n/V，計算硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）銅和稀硝酸反應的方程式為：3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃ ） ₂+2NO↑+4H₂O，則發(fā)生反應的離子方程式為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
（2）一氧化氮不穩(wěn)定，和空氣中的氧氣在容器的上部反應生成紅棕色的二氧化氮氣體，反應方程式為2NO+O₂=2NO₂．
故答案為：在銅和稀硝酸反應容器的上部看到了紅棕色氣體；
（3）3、一氧化氮不穩(wěn)定，和空氣中的氧氣反應生成紅棕色的二氧化氮氣體，所以在與空氣接觸后立即變成紅棕色．
故答案為：無色氣體與空氣接觸后立即變成紅棕色；
（4）無色氣體與空氣接觸后立即變成紅棕色，所以與第3步相同；利用外界大氣壓把溶液壓入試管中，所以要打開分液漏斗上部的塞子；使分液漏斗內(nèi)的溶液進入試管，還要慢慢打開分液漏斗的活塞；防止生成的一氧化氮污染大氣，所以待液面與膠塞接觸時立即關閉活塞，故答案為：3；拿下分液漏斗瓶塞；
（5）溶解的Cu為32g，物質(zhì)的量為32g÷64g/mol=0.5mol，則生成0.5molCu（NO₃）₂，需要消耗硝酸的物質(zhì)的量為0.5mol×2=1mol，標況下產(chǎn)生NO和NO₂氣體共16.8L，氣體的物質(zhì)的量為16.8L÷22.4L/mol=0.75mol，則被還原的硝酸的物質(zhì)的量為0.75mol，結合原子守恒參加反應的硝酸的物質(zhì)的量為1mol+0.75mol=1.75mol，根據(jù)c=n/V，硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{1.75mol}{0.175L}$=10mol/L，故答案為：10mol/L．

點評 本題以硝酸的性質(zhì)為載體考查了氧化還原反應的有關計算，本題計算量較大，所以計算時要認真、仔細，否則容易出錯；要注意反應中部分硝酸參加氧化還原反應，運用原子守恒的解題方法較方便．