Question

【題目】如圖為銅與稀硝酸反應(yīng)的有關(guān)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)（洗耳球：一種橡膠為材質(zhì)的工具儀器，可擠壓）。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①按照如圖裝置連接好儀器，關(guān)閉所有止水夾。檢查裝置的氣密性。

②在裝置A中的燒杯中加入30%的氫氧化鈉溶液。在裝置C的U型管中加入4.0mol·L-1的硝酸，排除U型管左端管內(nèi)空氣。

③塞緊連接銅絲的膠塞，打開止水夾K1，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間。

④進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮鳎�使裝置C中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入裝置B的廣口瓶中，氣體變?yōu)榧t棕色。氣體進(jìn)入燒杯中與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。

回答下列問題：

（1）裝置C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__。反應(yīng)后的溶液呈藍(lán)色，其原因是銅離子和水分子形成了水合銅離子，1mol水合銅離子中含有σ鍵數(shù)目為12NA，該水合銅離子的化學(xué)式為__。

（2）裝置A上面的導(dǎo)管口末端也可以連接__來代替干燥管，實(shí)現(xiàn)同樣作用。

（3）加入稀硝酸，排除U型管左端管內(nèi)空氣的操作是__。

（4）步驟④中“使裝置C中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入裝置B的廣口瓶中”的操作是打開止水夾__（填寫序號），并用洗耳球在U型管右端導(dǎo)管口擠壓空氣進(jìn)入。

（5）步驟④中使“氣體進(jìn)入燒杯中與氫氧化鈉溶液反應(yīng)”的操作是__，尾氣中主要含有NO2和空氣，與NaOH溶液反應(yīng)只生成一種鹽，則離子方程式為有__。

（6）某同學(xué)發(fā)現(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)結(jié)束后硝酸還有很多剩余，請你改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，使能達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，反�?yīng)結(jié)束后硝酸的剩余量盡可能較少，你的改進(jìn)是__。

Answer 1

【答案】3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O [Cu(H2O)4]2+ 倒置的漏斗 加入硝酸時(shí)，不斷向左端傾斜U型管 K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可） 打開止水夾K4，關(guān)閉止水夾K2，并將洗耳球尖嘴插在止水夾K3處的導(dǎo)管上，打開止水夾K3擠壓洗耳球 4NO2+O2+4OH-=4NO+2H2O 取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U型管中

【解析】

按照如圖裝置連接好儀器，關(guān)閉所有止水夾，檢查裝置的氣密性，在裝置A中的燒杯中加入30%的氫氧化鈉溶液，連接好銅絲，在裝置C的U型管中加入4.0 mol/L的硝酸，排除U型管左端管內(nèi)空氣，將銅絲向下移動(dòng)，在硝酸與銅絲接觸時(shí)可以看到螺旋狀銅絲與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，此時(shí)打開止水夾K1，U型管左端有無色氣體產(chǎn)生，硝酸左邊液面下降與銅絲脫離接觸，反應(yīng)停止；應(yīng)打開打開止水夾K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可），使裝置C中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入裝置B的廣口瓶中，氣體變?yōu)榧t棕色，氣體進(jìn)入燒杯中與氫氧化鈉溶液反應(yīng)進(jìn)行尾氣的處理。

(1)裝置C中銅與硝酸反應(yīng)，化學(xué)方程式為：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，其離子方程式為：3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；水分子可以作為配體與銅離子形成水合銅離子，配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵，所以1mol水合銅離子中含有σ鍵數(shù)目為12NA，該水合銅離子的化學(xué)式為：[Cu(H2O)4]2+，故答案為：3Cu+2NO+8H+=3Cu2++2NO↑+4H2O；[Cu(H2O)4]2+；

(2)裝置A上面的導(dǎo)管口末端也可以連接倒置的漏斗來代替干燥管，其作用都是防止倒吸，故答案為：倒置的漏斗；

(3)加入稀硝酸，不斷向左端傾斜U型管以排除U型管左端管內(nèi)空氣，故答案為：加入硝酸時(shí)，不斷向左端傾斜U型管；

(4) 要使裝置C中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入裝置B的廣口瓶中，應(yīng)打開止水夾K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可），故答案為：K2、K3（K2、K4；K2、K3、K4均可）；

(5) 在尾氣處理階段，使B中廣口瓶內(nèi)氣體進(jìn)入燒杯中，同時(shí)需要讓氮氧化物進(jìn)人氫氧化鈉溶液中，所以打開止水夾K4，關(guān)閉止水夾K2，并將洗耳球尖嘴插在止水夾K3處的導(dǎo)管上，打開止水夾K3擠壓洗耳球；NO2、氧氣與NaOH溶液反應(yīng)只生成硝酸鈉和水，離子方程式為：4NO2+O2+4OH-=4NO+2H2O，故答案為：打開止水夾K4，關(guān)閉止水夾K2，并將洗耳球尖嘴插在止水夾K3處的導(dǎo)管上，打開止水夾K3擠壓洗耳球；4NO2+O2+4OH-=4NO+2H2O；

(6)底部加入四氯化碳，其密度比水大，且難溶于水，取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U型管中，二者不互溶，可填充U型管的空間，且不改變硝酸的濃度，保證了硝酸與銅的反應(yīng)，同時(shí)反應(yīng)后通過分液即可分離，使能達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�反�?yīng)結(jié)束后硝酸的剩余量盡可能較少，故答案為：取少量的稀硝酸和四氯化碳注入U型管中。