题目内容

20．某研究性学习小组设计了图1置研究硝酸的性质．
实验一：甲组同学用图一装置来证实稀硝酸与铜反应生成NO．
（1）装置中a仪器的名称为球形干燥管．
（2）加入硝酸的操作：应先打开活塞A，然后从右管的漏斗中向U形管中逐渐注入稀硝酸．当注满后，应关闭活塞A，此时观察到的现象U型管左管中，铜表面有无色气体生成，液面下降，溶液逐渐变为蓝色．待反应一会后若打开活塞A，观察到的现象为在干燥管中看到气体变为红棕色，左管液面上升．
（3）若要收集NO气体，如图2收集装置中合适的是（填序号）C、E．

（4）在100mL混合溶液中，HNO3和H2SO4的物质的量浓度分别是0.4mol/L、0.1mol/L向该混合液中加入1.92g铜粉，加热待充分反应后，所得溶液中Cu2+的物质的量浓度是0.225mol/L．
实验二：乙组同学利用上述装置完成浓硝酸与铜的反应
（5）乙组同学发现实验室里有几瓶浓硝酸呈黄色，请用简单的文字和方程式解释这种现象浓硝酸受热或见光易分解产生红棕色的二氧化氮气体（4HNO3$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O），该气体溶于浓硝酸中，而使溶液变为黄色．
（6）同学们发现浓硝酸与铜反应后的溶液呈绿色，而不显蓝色．甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了NO2气体所致．同学们分别设计了以下3个实验来判断两种看法是否正确．这些方案中可行的是①③．（填序号，多选不给分）
①加热该绿色溶液，观察颜色变化
②加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
③向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化．

分析 （1）装置中a仪器的名称为是球形干燥管；
（2）加入硝酸的操作：应先打开活塞A保证U形管内压强平衡，且排出气体，然后从右管的漏斗中向U形管中逐渐注入稀硝酸．当注满后，应关闭活塞A，铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和无色气体一氧化氮，硝酸铜为蓝色；待反应一会后若打开活塞A，空气进入，一氧化氮被氧化成二氧化氮；
（3）一氧化氮有毒且易和氧气反应生成二氧化氮，一氧化氮不和水反应，所以不能用排水法收集，应该用排水法收集；
（4）1.92g的铜的物质的量n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，混合酸中n（H+）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，n（NO3-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，
发生3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，判断过量后以不足量代入计算；
（5）硝酸不稳定分解产生的二氧化氮溶解其中呈黄色；
（6）根据溶液浓度变化的影响因素和气体的溶解度影响因素解答．

解答 解：（1）装置中a仪器含有典型的球泡特征，为球形干燥管，
故答案为：球形干燥管；
（2）加入硝酸的操作：应先打开活塞A保证U形管内压强平衡，同时把U形管左侧的空气排出，铜丝和硝酸反应，所以当注满后，应关闭活塞A，铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和无色气体一氧化氮，硝酸铜为蓝色，所以此时观察到的现象为U型管左管中，铜表面有无色气体生成，液面下降，溶液逐渐变为蓝色，待反应一会后若打开活塞A，空气进入，在干燥管中无色的一氧化氮被氧化成红棕色的二氧化氮，左管液面上升，
故答案为：打开；关闭；U型管左管中，铜表面有无色气体生成，液面下降，溶液逐渐变为蓝色；在干燥管中看到气体变为红棕色，左管液面上升；
（3）一氧化氮有毒且易和氧气反应生成二氧化氮，一氧化氮不和水反应，所以不能用排水法收集，应该用排水法收集，排水装置中，气体的进出口符合“短进长出”的原则，故CE符合，
故答案为：C、E；
（4）1.92g的铜的物质的量n（Cu）=$\frac{1.92g}{64g/mol}$=0.03mol，混合酸中n（H+）=0.4mol/L×0.1L+0.1mol/L×2×0.1L=0.06mol，n（NO3-）=0.4mol/L×0.1L=0.04mol，
由3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O可知，Cu与NO3-过量，H+不足，氢离子的物质的量进行计算，
设产生的铜离子的物质的量为x moL，
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
      8        3
      0.06     x
$\frac{8}{0.06}$=$\frac{3}{x}$，x=0.0225mol，
c（Cu2+）=$\frac{0.0225mol}{0.1L}$=0.225mol/L，
故答案为：0.225mol/L；
（5）浓硝酸不稳定，受热或见光分解产生的红棕色二氧化氮溶解其中呈黄色，反应方程式为4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O，
故答案为：浓硝酸受热或见光易分解产生红棕色的二氧化氮气体（4HNO3$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O），该气体溶于浓硝酸中，而使溶液变为黄色；
（6）加热绿色溶液，气体的溶解量减小，能改变溶液中溶解气体的量，故①正确，而加水稀释绿色溶液，由于溶液浓度变小，溶液的颜色会变化，而且加水后气体的溶解量加大，溶液的颜色也会发生变化，故不能进行判断，故②错误，向该绿色溶液中通入氮气，氮气难溶于水，通入氮气可以带走二氧化氮气体，由于溶液浓度变小，溶液的颜色会变化，可以证明该溶液中是否为溶解了NO2气体所致，故③正确，
故答案为：①③．

点评 本题考查了硝酸的性质实验探究，侧重于氮氧化物的性质的考查，为高频考点，把握物质的性质及发生的反应为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意硝酸的性质，题目难度中等．

练习册系列答案
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10．下列离子方程式中，正确的是（　　）
A．稀硫酸滴在铜片上：Cu+2H+═Cu2++H2↑
B．硫酸钠溶液与氯化钡溶液混合：Ba2++SO42-═BaSO4↓
C．盐酸滴在石灰石上：CaCO3+2H+═H2CO3+Ca2+
D．氧化铜与硫酸混合：Cu2++SO42-═CuSO4
11．把少量废铁屑溶于过量稀硫酸中，过滤，除去杂质，在滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成．过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣．上述沉淀和残渣分别为（　　）
A．Fe （OH ）3；Fe2O3B．Fe （OH）2； FeO、Fe （OH）2
C．Fe （OH）3；Fe3O4D．Fe2O3；Fe （OH）3
8．以下说法正确的是（　　）
A．氯气的水溶液导电性良好，所以氯气是强电解质
B．NaCl溶液在电流作用下电离成Na+和Cl-
C．某元素由化合态变为游离态，则它一定被还原
D．有单质参加的化学反应不一定都是氧化还原反应
15．下列由相关实验现象所推断出的结论中，正确的是（　　）
A．Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性
B．分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面均迅速上升，说明二者均易溶于水
C．Fe与稀HNO3溶液、稀H2SO4溶液反应均有气泡产生，说明两反应均为置换反应
D．加热分别盛有氯化铵和碘的两支试管，试管底部固体均减少，说明二者均发生升华
5．下列实验的现象与对应结论均正确的是（　　）
选项操作现象结论
A向AgNO3溶液中滴加过量氨水溶液澄清Ag+与NH3?H2O能大量共存
B常温下将Al片放入浓硝酸中无明显变化Al与浓硝酸不反应
C将一小块Na放入无水乙醇中产生气泡Na能置换出醇羟基中的氢
D将水蒸气通过灼热的铁粉粉末变红铁与水在高温下发生反应
A．AB．BC．CD．D
12．已知铜元素能形成多种化合物．
（1）写出基态Cu的M能层的电子排布式3s23p63d10，Cu同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr（填元素符号）
（2）CuSO4•5H2O也可写成[Cu（H2O）4]SO4•H2O，其结构示意图如图1所示：该晶体中所含元素电负性由大到小顺序是O＞S＞H＞Cu，该晶体属于离子晶体，该晶体中由水分子参与形成的作用力有配位键、氢键．
（3）Cu2+能与NH3、Cl-等形成配位数为4的配合物，已知[Cu（NH3）4]2+具有对称的空间构型，[Cu（NH3）4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH3）4]2+的空间构型为平面正方形，NH3的VSEPR 模型为四面体形．
（4）铜是第四周期最重要的过渡元素之一，其单质及化合物具有广泛用途，铜晶体中铜原子堆积模型为面心立方浓度解；铜的某种氧化物晶胞结构如图2所示，若该晶体的密度为d g/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞中铜原子与氧原子之间最短的距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{288}{d×{N}_{A}}}$cm．（用含d和NA的式子表示，不必化简）．
9．下列有关实验操作、现象、原理的叙述，正确的是（　　）
A．洗涤沉淀时，应用玻璃棒轻轻搅拌，使得沉淀表面上的杂质溶于水中
B．将两块未擦去氧化膜的铝片分别投入1mol?L-1CuSO4溶液、1mol?L-1CuCl2溶液中，一段时间后，铝片表面都观察不到明显的反应现象
C．由锌、铜、稀硫酸构成的原电池溶液中加入适量的H2O2能提高电池的放电效率
D．在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热，再加少量新制氢氧化铜浊液加热，若无砖红色沉淀产生，则淀粉未发生水解
10．下列各组中的反应，属于同一类型的是（　　）
A．乙烯使溴水褪色；乙醇使高锰酸钾溶液褪色
B．油脂的皂化反应；乙烯制乙醇
C．蔗糖水解；乙醇和乙酸制乙酸乙酯
D．苯制溴苯；苯和氢气制环己烷

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