Question

5．硝酸銅為藍(lán)色固體，溶于水可得藍(lán)色溶液．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)用如圖裝置加熱硝酸銅，發(fā)現(xiàn)固體由藍(lán)色逐漸變黑，同時(shí)產(chǎn)生紅棕色有刺激性氣味的氣體，帶火星的木條復(fù)燃．
【提出問題】硝酸銅在加熱條件下到底發(fā)生了怎樣的反應(yīng)？
【查閱資料】
①氧化銅和稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：
CuO+H₂SO₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O
②含氮化合物中，只有NO₂是紅棕色、有刺激性氣味的氣體．
③NO₂有助燃性，能使帶火星的木條復(fù)燃．
【猜想假設(shè)】Cu（NO₃）₂受熱分解除了生成NO₂_，還可能生成了CuO和O₂．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
步驟Ⅰ：將反應(yīng)后試管中的固體加水充分溶解、過濾、將干燥后濾渣加入 稀硫酸溶液中．	固體全部溶解，得到藍(lán)色溶液	硝酸銅分解生成了氧化銅．
步驟Ⅱ：在圖1的試管和集氣瓶之間連圖所示的裝置，重新進(jìn)行加熱硝酸銅的實(shí)驗(yàn)．	集氣瓶中氣體為無色，帶火星木條復(fù)燃	硝酸銅分解生成了氧氣

（1）步驟Ⅱ是同學(xué)們查閱了新的資料后設(shè)計(jì)完成的．該資料是關(guān)于NO₂NO₂的沸點(diǎn)或物理性質(zhì)（或低溫下NO₂能否反應(yīng)生成液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)）方面的性質(zhì)信息．
（2）設(shè)計(jì)步驟Ⅱ的目的是除去NO₂的驗(yàn)證反應(yīng)有O₂生成．
【獲得結(jié)論】
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Cu（NO₃）₂受熱分解的化學(xué)方程式為2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑．
【反思與評價(jià)】
（3）已知相同狀況下，氣體的體積比等于其分子個(gè)數(shù)比．據(jù)此，同學(xué)們認(rèn)為，即使沒有資料③，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論和“加熱硝酸銅產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也能推出NO₂可能具有助燃性．理由：
硝酸銅分解生成的氣體中NO₂與O₂的體積比為4：1，O₂所占的體積分?jǐn)?shù)與空氣中O₂的體積分?jǐn)?shù)相同，分解生成氣體能使帶火星木條復(fù)燃而空氣不能，說明NO₂有助燃性
（4）一氧化氮不溶水，極易和氧氣反應(yīng)生成NO₂；二氧化氮極易和水反應(yīng)，方程式：2NO+O₂═2NO₂，3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO↑某同學(xué)在圖1實(shí)驗(yàn)中用圖2裝置收集氣體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖2中的集氣瓶未收集到氣體，且集氣瓶中的液面無變化，請說明原因（用化學(xué)方程式）4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃．

Answer 1

分析 【猜想假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律和資料推測Cu（NO₃）₂受熱分解除了生成NO₂；
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】因?yàn)檠趸�銅難溶于水，可以通過溶解，過濾，洗滌的方式與可溶性物質(zhì)進(jìn)行分離．而后加熱稀硫酸，稀硫酸與氧化銅反應(yīng)生成硫酸銅，得到藍(lán)色溶液；NO₂氣體易液化，通過含冰制冷劑能將其液化；從而與其他氣體分離，剩余的氣體仍可以使帶火星木條復(fù)燃，說明Cu（NO₃）₂受熱分解還生成了氧氣；
【獲得結(jié)論】根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Cu（NO₃）₂受熱分解生成CuO、NO₂、O₂，故可書寫化學(xué)方程式；
【反思與評價(jià)】通過化學(xué)反應(yīng)，硝酸銅分解生成的氣體中NO₂與O₂的體積比為4：1，O₂所占的體積分?jǐn)?shù)與空氣中O₂的體積分?jǐn)?shù)相同，分解生成氣體能使帶火星木條復(fù)燃而空氣不能，說明NO₂有助燃性；根據(jù)信息分析氣體的分子變化結(jié)合現(xiàn)象回答．

解答 解：【猜想假設(shè)】根據(jù)“加熱硝酸銅，發(fā)現(xiàn)固體由藍(lán)色逐漸變黑，同時(shí)產(chǎn)生紅棕色有刺激性氣味的氣體，帶火星的木條復(fù)燃”、“②含氮化合物中，只有NO₂是紅棕色、有刺激性氣味的氣體．③NO₂有助燃性，能使帶火星的木條復(fù)燃”和質(zhì)量守恒定律，推測Cu（NO₃）₂受熱分解除了生成NO₂；
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】因?yàn)橄×蛩崤c氧化銅反應(yīng)生成硫酸銅，得到藍(lán)色溶液，其化學(xué)方程式為CuO+H₂SO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+H₂O；NO₂氣體易液化，通過含冰制冷劑能將其液化；從而與其他氣體分離，剩余的氣體仍可以使帶火星木條復(fù)燃，說明Cu（NO₃）₂受熱分解還生成了氧氣；
【獲得結(jié)論】根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Cu（NO₃）₂受熱分解生成CuO、NO₂、O₂，故可書寫化學(xué)方程式2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
【反思與評價(jià)】通過化學(xué)反應(yīng)，硝酸銅分解生成的氣體中NO₂與O₂的體積比為4：1，O₂所占的體積分?jǐn)?shù)與空氣中O₂的體積分?jǐn)?shù)相同，分解生成氣體能使帶火星木條復(fù)燃而空氣不能，說明NO₂有助燃性；
根據(jù)信息2NO+O₂═2NO₂，3NO₂+H₂O═2HNO₃+NO↑，可知反應(yīng)的方程式為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃；結(jié)合方程式可知?dú)怏w完全溶解，因此不能收集到氣體，集氣瓶液面不會發(fā)生變化；
故答案為：
【猜想假設(shè)】NO₂；
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】稀硫酸；氧氣；
（1）NO₂的沸點(diǎn)或物理性質(zhì)（或低溫下NO₂能否反應(yīng)生成液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)）；
（2）除去NO₂的驗(yàn)證反應(yīng)有O₂生成；
【獲得結(jié)論】2Cu（NO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
【反思與評價(jià)】
（3）硝酸銅分解生成的氣體中NO₂與O₂的體積比為4：1，O₂所占的體積分?jǐn)?shù)與空氣中O₂的體積分?jǐn)?shù)相同，分解生成氣體能使帶火星木條復(fù)燃而空氣不能，說明NO₂有助燃性；
（4）4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)方程式的書寫，又考查了同學(xué)們實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，難度較大，注意根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．