Question

6．某小组对Cu与浓HNO₃的反应进行研究．记录如下：

	装置	药品	现象
实验1		0.64g Cu片（0.01mol）和20.0mL浓HNO3	Cu片消失，得到绿色溶液A，放置较长时间后得到蓝色溶液B，…

I．Cu与浓HNO₃反应的化学方程式是Cu+4HN0₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂0．
II．探究实验1中溶液A呈绿色而不是蓝色的原因溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺） 基本相同．
（1）甲认为溶液呈绿色是由Cu²⁺离子浓度较大引起的．乙根据实验记录，认为此观点不正确，乙的依据是溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺） 基本相同．
（2）乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO₂引起的．进行实验2：先将NO₂通入B中，再鼓入N₂．结果证实假设成立．则以上两步操作对应的现象分别是、溶液由蓝变绿；溶液由绿变蓝，有红棕色气体逸出．
（3）为深入研究，丙查阅资料，有如下信息：
i．溶有NO₂的、浓HNO₃呈黄色；水或稀HNO₃中通少量NO₂溶液呈无色．
ii．NO₂溶于水，会发生反应2NO₂+H₂O=HNO₃+HNO₂HNO₂是弱酸，只能稳定存在于冷、稀的溶液中，否则易分解．
iii．NO^-₂能与Cu²⁺反应：Cu²⁺（蓝色）+4NO₂^-═Cu（NO₂）₄^2-（绿色）
据此，丙进一步假设：
①可能是A中剩余的浓HNO₃溶解了NO₂得到的黄色溶液与Cu（NO₃）₂的蓝色溶液混合而形成的绿色；
②可能是A中生成了Cu（NO₂）^2-₄使溶液呈绿色．
丙进行如下实验：

	操作	现象
实验3	i．配制与溶液A的c（H+）相同的HNO3溶液，取20.0mL，通入NO2气体	溶液呈黄色
	ii．再加0.01mol Cu（NO3）2固体搅拌至完全溶解	溶液变为绿色
	3、加水稀释	溶液立即变为蓝色
实验4	i．向20.0mL 0.5mol/L Cu（NO3）2蓝色溶液中通入少量NO2	溶液呈绿色
	ii．加入稀H2SO4	有无色气体放出，遇空气变红棕色，溶液很快变为蓝色

①亚硝酸分解的化学方程式是3HNO₂═HNO₃+2NO↑+H₂O．
②请用平衡原理解释加入稀H₂SO₄后绿色溶液变蓝的原因：加入稀硫酸，抑制HNO₂的电离，并使HNO₂分解，降低c（NO₂^-），造成 Cu²⁺（蓝色）+4NO₂^-?Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反应方向移动，绿色变蓝色．
（4）根据实验得出结论：实验l中溶液A呈绿色的主要原因是A中剩余的浓 HNO₃溶解了NO₂得到的黄色溶液与Cu（NO₃）₂ 的蓝色溶液混合而形成的绿色，请依据实验现象阐述理由：实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中 NO₂^-不能大量存在，因此在A溶液中，绿色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺与NO₂^-反应生成Cu（NO₂）₄^2- 不是使溶液呈绿色的主要原因．

Answer 1

分析 Ⅰ（1）硝酸具有强氧化性，可与铜反应生成硝酸铜和二氧化氮气体；
Ⅱ．（1）乙的依据是 溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺） 基本相同；（2）乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO₂引起的，若假设成立，则先将NO₂通入B中，再鼓入N₂，以上两步操作对应的现象分别是溶液由蓝变绿、溶液由绿变蓝，有红棕色气体逸出；
（3）①根据加入稀H₂SO₄有无色气体放出，遇空气变红棕色，可知有一氧化氮生成，则亚硝酸歧化分解；
②加入稀H₂SO₄后绿色溶液变蓝的原因：加入稀硫酸，抑制HNO₂的电离，并使HNO₂分解，降低c（NO₂^-），造成 Cu²⁺（蓝色）+4NO₂^-?Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反应方向移动，绿色变蓝色；
（4）根据实验对比得出结论：实验l中溶液A呈绿色的主要原因是 A中剩余的浓 HNO₃溶解了NO₂得到的黄色溶液与Cu（NO₃）₂ 的蓝色溶液混合而形成的绿色；理由：实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中 NO₂^-不能大量存在，因此在A溶液中绿色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺与NO₂^-反应生成Cu（NO₂）₄^2- 不是使溶液呈绿色的主要原因．

解答 解：Ⅰ（1）硝酸具有强氧化性，可与铜反应生成硝酸铜和二氧化氮气体，反应方程式为Cu+4HN0₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂0，
故答案为：Cu+4HN0₃（浓）═Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂0；
Ⅱ．（1）乙的依据是 溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺） 基本相同，故答案为：溶液A和溶液B中，c（Cu²⁺） 基本相同；
（2）乙认为溶液呈绿色是由溶解的NO₂引起的，若假设成立，则先将NO₂通入B中，再鼓入N₂，以上两步操作对应的现象分别是溶液由蓝变绿、溶液由绿变蓝，有红棕色气体逸出，故答案为：溶液由蓝变绿；溶液由绿变蓝，有红棕色气体逸出；
（3）①根据加入稀H₂SO₄有无色气体放出，遇空气变红棕色，可知有一氧化氮生成，则亚硝酸歧化分解的化学方程式是 3HNO₂═HNO₃+2NO↑+H₂O，故答案为：3HNO₂═HNO₃+2NO↑+H₂O；
②加入稀H₂SO₄后绿色溶液变蓝的原因：加入稀硫酸，抑制HNO₂的电离，并使HNO₂分解，降低c（NO₂^-），造成 Cu²⁺（蓝色）+4NO₂^-?Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反应方向移动，绿色变蓝色，故答案为：加入稀硫酸，抑制HNO₂的电离，并使HNO₂分解，降低c（NO₂^-），造成 Cu²⁺（蓝色）+4NO₂^-?Cu（NO₂）₄^2-平衡向逆反应方向移动，绿色变蓝色；
（4）根据实验得出结论：实验l中溶液A呈绿色的主要原因是 A中剩余的浓 HNO₃溶解了NO₂得到的黄色溶液与Cu（NO₃）₂ 的蓝色溶液混合而形成的绿色；依据实验现象阐述理由：实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中 NO₂^-不能大量存在，因此在A溶液中，绿色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺与NO₂^-反应生成Cu（NO₂）₄^2- 不是使溶液呈绿色的主要原因，故答案为：A中剩余的浓 HNO₃溶解了NO₂得到的黄色溶液与Cu（NO₃）₂ 的蓝色溶液混合而形成的绿色；实验4中加稀硫酸，溶液变为蓝色，说明酸性较强的A溶液中 NO₂^-不能大量存在，因此在A溶液中，绿色的Cu（NO₂）₄^2-不能大量存在，Cu²⁺与NO₂^-反应生成Cu（NO₂）₄^2- 不是使溶液呈绿色的主要原因．

点评 本题主要考查HNO₃的性质、属物质验证性实验设计，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，利用对比的方法判断硝酸的性质，物质验证性实验方案的设计如下：结合已知的物质具有的性质，选择合适的试剂，设计具体实验方案验证物质是否具有该性质．对有毒气体要设计尾气处理装置，防止污染环境．