Question

圖中，a是250mL的燒瓶，其中盛有標準狀況下的空氣（O₂占

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）和1.2mol?L^-1硝酸10mL；b是未充氣且放有0.384gCu粉的氣球；c是夾緊的彈簧夾；d是盛有足量Na₂O₂的干燥管；e是充有CO₂的注射器，整套裝置不漏氣．
（1）將氣球b中的Cu粉小心倒入燒瓶中，要使Cu粉發(fā)生反應，是否一定需要對反應混合物進行加熱

 

（填是或否），發(fā)生反應的離子方程式為

 

；充分反應后Cu粉有剩余，在反應過程中可觀察到的現(xiàn)象是Cu粉逐漸溶解，溶液變藍，還有①

 

，②

 

．
（2）欲加快銅與硝酸反應速率，可采用多種不同的措施，若采用化學試劑法，下列試劑中可以使用的是（填代號）

 

．
A．蒸餾水       B．無水醋酸鈉     C．石墨            D．AgNO₃溶液（少量）
（3）將燒瓶不斷振蕩，發(fā)現(xiàn)氣球逐漸變小，直至被吸入燒瓶內，發(fā)生這一現(xiàn)象的原因是（用化學方程式表示）

 

．
（4）打開彈簧夾將CO₂推入干燥管內繼續(xù)振蕩，使氣體與氣體，氣體與液體間充分接觸，可使剩余銅粉完全溶解，上述過程中干燥管內發(fā)生反應的化學方程式為

 

，燒瓶內整個過程用一個總化學方程式表示則為

 

，在此過程中，至少需要CO₂

 

mL（標準狀況）．

Answer 1

分析：（1）金屬銅和稀硝酸之間的反應無需加熱，反應生成硝酸銅、NO和水，根據(jù)產(chǎn)物性質回答現(xiàn)象；
（2）加快反應速率的因素：增加硝酸的濃度、升高溫度、形成原電池，金屬做負極等；
（3）氣球逐漸縮小，則氣體逐漸減少，氮的氧化物轉化為硝酸；
（4）Cu與硝酸、氧氣反應生成硝酸銅和水，利用2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O計算．

解答：解：（1）金屬銅和稀硝酸之間的反應無需加熱，反應生成硝酸銅、NO和水，發(fā)生的離子反應為3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，生成硝酸銅溶液，則觀察到溶液變藍色，生成NO氣體，NO與氧氣反應生成二氧化氮，燒瓶內氣體由無色繼而變成紅色，氣球變大，即現(xiàn)象有：溶液變藍色，燒瓶內氣體由無色繼而變成紅色，氣球脹大，
故答案為：否；3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；燒瓶內氣體由無色繼而變成紅色；氣球脹大；
（2）A．加入蒸餾水，會將硝酸稀釋反應速率減慢，故A錯誤；
B．醋酸鈉會和硝酸反應生成醋酸，酸由強酸變?yōu)槿跛幔�反應速率減慢，故B錯誤；
C．石墨、金屬銅以及硝酸形成的原電池，金屬銅做負極，加快反應速率，故C正確；
D．加入AgNO₃溶液（少量），金屬銅會置換出金屬銀，形成的原電池中，金屬銅為負極，加快反應速率，故D正確；
故選CD．
（3）一氧化氮、二氧化氮均可以和氧氣按一定比例被水吸收得到硝酸溶液，因此氣體逐漸減少，氮的氧化物轉化為硝酸發(fā)生4NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃、或4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃，故答案為：NO₂+O₂+2H₂O═4HNO₃（或4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃）；
（4）③n（Cu）=

0.384g

64g/mol

=0.006mol，由3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O可知，被硝酸氧化的Cu為

0.01L×1.2mol/L× 1 4 ×3

2

=0.0045mol/L，則被氧化的Cu為0.006mol-0.0045mol=0.0015mol，
由2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂、4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O，總反應為2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O可知，2Cu～O₂～2CO₂，n（O₂）=0.003mol×22.4L/mol=0.0672L=67.2mL，a中盛有標況下的空氣（氧氣占五分之一），燒瓶為250mL，則氧氣占（250-10）×0.2=48mL，所以參加反應的氧氣為67.2mL-48mL=19.2mL，V（CO₂）=2×19.2mL=38.4mL，
故答案為：2Na₂O₂+2CO₂═2Na₂CO₃+O₂；2Cu+4HNO₃+O₂═2Cu（NO₃）₂+2H₂O；38.4mL．

點評：本題考查實驗方案的設計，明確實驗步驟及物質的性質是解答本題的關鍵，注意（3）利用氧化還原反應進行計算是解答的難點，題目難度大．