某實驗小組在研究硝酸與銅的反應時,發(fā)現(xiàn)稀硝酸和銅反應后的混合液為藍色,而濃硝酸和銅反應后的混合液為綠色,為此對產(chǎn)生綠色的原因開展探究。按要求完成下列問題:
【猜想假設】
(1)假設1:硝酸銅溶液顏色與溶液濃度有關硝酸銅溶液顏色與溶液濃度有關。
假設2:硝酸銅溶液中溶解了NO2
【實驗操作及現(xiàn)象分析】
實驗一:向蒸餾水中不斷加入硝酸銅晶體,最終配成飽和溶液。配制過程中溶液顏色始終是藍色,未見綠色出現(xiàn)。
甲同學根據(jù)實驗一的現(xiàn)象證明了假設1不成立,請補全假設。
實驗二:
(2)甲同學在實驗一的基礎上繼續(xù)開展了實驗二,并初步驗證了假設2成立,他的實驗操作及現(xiàn)象是 加熱硝酸銅溶液,溫度升高二氧化氮氣體溶解度減小而逸出,放出紅棕色氣體,溶液顏色變?yōu)樗{色,說明顏色的變化與溶解了二氧化氮氣體有關加熱硝酸銅溶液,溫度升高二氧化氮氣體溶解度減小而逸出,放出紅棕色氣體,溶液顏色變?yōu)樗{色,說明顏色的變化與溶解了二氧化氮氣體有關。
乙同學認為假設2不嚴謹,用以下實驗對假設2進行了深入探究:
實驗三:
操作及試劑 | 現(xiàn)象 |
向濃硝酸和銅反應后的混合液中通入N2 | 大量紅棕色氣體放出,短時間內溶液仍保持綠色。長時間后變成藍色 |
向混合溶液中通入氮氣會將溶液中溶解的二氧化氮氣體帶出,而溶液仍保持一段時間綠色
向混合溶液中通入氮氣會將溶液中溶解的二氧化氮氣體帶出,而溶液仍保持一段時間綠色
。(4)乙同學查閱資料發(fā)現(xiàn):
①銅與濃硝酸反應后溶液呈現(xiàn)綠色是由于HNO2(或NO2-)與銅離子作用的結果。
②金屬和濃HNO3的反應一旦發(fā)生后速率不斷加快。原因是過程中有HNO2生成。如Cu和濃HNO3反應,開始生成的NO2溶于水形成HNO2,它再和Cu反應,速率就大大加快。
請依據(jù)資料完成以下離子反應方程式。
i
2
2
NO2+1
1
H2O═1
1
HNO2+H+
H+
+NO3-
NO3-
;iiCu+2HNO2+
2H+
2H+
=Cu2+
Cu2+
+2H2O
2H2O
+2NO↑
2NO↑
;iii2NO+4H++4NO3-=6NO2+2H2O。
實驗四:乙同學通過以下實驗證實了反應過程中HNO2的生成。
實驗 | 操作 | 現(xiàn)象 |
1 | 向試管a中加入lmL濃硝酸,再插入銅絲 | 快速產(chǎn)生紅棕色氣體,溶液變?yōu)榫G色 |
2 | 向試管b中加入1mL濃硝酸,3滴蒸餾水,再插入銅絲 | 快速產(chǎn)生紅棕色氣體溶液變?yōu)榫G色 |
3 | 向試管c中加入1mL濃硝酸,3滴30%H2O2,再插入銅絲 | 反應較慢,溶液變?yōu)樗{色 |
過氧化氫具有強氧化性,和亞硝酸反應生成硝酸,導致溶液中亞硝酸的濃度降低
過氧化氫具有強氧化性,和亞硝酸反應生成硝酸,導致溶液中亞硝酸的濃度降低
。【答案】硝酸銅溶液顏色與溶液濃度有關;加熱硝酸銅溶液,溫度升高二氧化氮氣體溶解度減小而逸出,放出紅棕色氣體,溶液顏色變?yōu)樗{色,說明顏色的變化與溶解了二氧化氮氣體有關;向混合溶液中通入氮氣會將溶液中溶解的二氧化氮氣體帶出,而溶液仍保持一段時間綠色;2;1;1;H+;NO3-;2H+;Cu2+;2H2O;2NO↑;過氧化氫具有強氧化性,和亞硝酸反應生成硝酸,導致溶液中亞硝酸的濃度降低
【解答】
【點評】
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