Question

某学习小组探究稀HNO₃、浓HNO₃与铜的反应。

装置（尾气处理装置略）	现象
	Ⅰ中开始无明显现象，渐有小气泡生成，越来越剧烈，液面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色。
Ⅱ中反应剧烈，迅速生成大量红棕色气体，溶液呈绿色。

(1)试管Ⅰ中Cu与稀HNO₃反应的化学方程式是________。

(2)Ⅱ中反应的速率比Ⅰ中的快，原因是________。

(3)针对Ⅱ中溶液呈绿色的原因，提出假设：

假设1：Cu²⁺的浓度较大所致；

假设2：溶解了生成的NO₂。

探究如下：取Ⅱ中绿色溶液，分为两等份。

①取一份于如图所示装置中，_______(填“操作”和“现象”)，证实Ⅱ中溶解了NO₂。

②向另一份溶液加入_____（填化学试剂），溶液变为蓝色。证实假设1不成立，假设2成立。

(4)对于稀HNO₃与铜生成NO、浓HNO₃与铜生成NO₂的原因，提出两种解释：

解释1．HNO₃浓度越稀，溶液中NO₃^-的数目越少，被还原时，每个NO₃^-从还原剂处获得较多电子的机会_____（填“增多”或“减少”），因此被还原为更低价态。

解释2．推测下列平衡导致了产物的不同，并通过如下实验证实了推测的合理性。

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

①B中盛放的试剂是________。

②C中盛放Cu(NO₃)₂和_________。 

③该小组证实推测的合理性所依据的实验现象是________。

Answer

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 硝酸浓度大 向上拉动活塞a，试管内液面上方出现红棕色气体 Cu(OH)2(或CuO等) 增多 水 浓硝酸 C中溶液变绿

【解析】

(一)Cu与硝酸反应，浓度不同，反应速率不同；稀硝酸反应后溶液呈蓝色，浓硝酸反应后溶液呈现绿色；若是由于NO2溶解所致，可通过减少NO2的含量，观察溶液颜色进行判断或通过增大溶液中Cu2+浓度，观察溶液颜色是否发生变化，判断导致原因是Cu2+浓度大小还是NO2的溶解；

(二)对于溶液颜色变化是否由NO3-浓度变化引起，可以根据NO3-浓度较小时溶液的颜色及浓度较大时溶液的颜色的异同作出判断。

(1)试管Ⅰ中Cu与稀HNO3反应产生硝酸铜、一氧化氮和水，反应的化学方程式是3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；

(2)Ⅱ中是铜与浓硝酸反应，产生硝酸铜、二氧化氮和水，II中物质浓度大，反应速率快；

(3)①若溶液颜色差异是NO2溶解所致，则可以通过向上拉动活塞a，减小装置中NO2在溶液中的溶解度，就会看到试管内液面上方出现红棕色气体观察溶液的颜色是否变为蓝色；

②若向另一份溶液中加入含有Cu元素的物质，如CuO或Cu(OH)2，物质溶解，使溶液中Cu2+浓度增大，若溶液仍为蓝色。证实假设1不成立，假设2成立。

(4)解释1. HNO3浓度越稀，溶液中NO3-的数目越少，被还原时，每个NO3-从还原剂处获得较多电子的机会增多，被还原为较低的价态；

解释2.①Cu与浓硝酸反应产生NO2气体，NO2气体与B中水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，将产生的NO气体通入到C溶液中，②C中含有较多NO3-离子，盛放Cu(NO3)2和浓硝酸，若C中溶液变为绿色，就证明解释1正确，否则2正确。